研究人員揭示了通過納米通道增強蒸發(fā)通量的機制

受限傳質(zhì)主要關(guān)注納米通道中水、離子、氣體和其他介質(zhì)的動態(tài)行為。由于其在能源、環(huán)境、健康和其他領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，科學(xué)家們最近對受限傳質(zhì)表現(xiàn)出越來越多的興趣。然而，界面效應(yīng)在納米尺度上占主導(dǎo)地位，封閉液體具有與宏觀尺度不同的結(jié)構(gòu)和輸運特性。因此，傳統(tǒng)的連續(xù)介質(zhì)力學(xué)模型不再適用，而在納米尺度上仍然沒有全局理論模型。

面對這種情況，中國科學(xué)院(CAS)中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)(USTC)現(xiàn)代力學(xué)系王鳳超教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組揭示了通過納米通道增強蒸發(fā)通量的潛在機制并建立了通??過納米通道的蒸發(fā)驅(qū)動液體流動的定量模型。這項工作發(fā)表在《流體物理學(xué)》上。

上述工作有助于解釋在一項研究中共價有機骨架 (COF) 膜的超高通量，該研究提出了一種制造由具有親水性梯度的垂直排列通道組成的膜蒸餾膜的策略。這項與中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)和北京理工大學(xué)共同努力的工作發(fā)表在《自然材料》上。

固液界面附近的增強蒸發(fā)和工程 COF 層中減少的蒸汽擴散長度協(xié)同工作，以增加 COF 膜的水通量。此外，還發(fā)現(xiàn)水-汽界面和鹽-汽界面之間存在純水層間隙，防止離子直接接觸孔壁或蒸發(fā)界面。由于帶電表面降低了相鄰的鹽濃度，從而減輕了鹽結(jié)晶，這導(dǎo)致了工程 COF 膜的抗?jié)櫇裥袨椤?/p>

這些研究與傳統(tǒng)技術(shù)相比，通過增強納米通道的蒸發(fā)，實現(xiàn)了卓越的海水淡化和凈化性能，促進(jìn)了分子篩梯度膜的發(fā)展。

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