عوامل مؤثر بر ترابرد آب در اتصالات نانولوله های کربنی

Abstract

پژوهشهای اخیر نشان میدهند که ترابرد آب در نانولولههای کربنی بسیار سریع است. یکی از مهمترین دلایل برای این پدیده، هموار بودن نمودار انرژی برهمکنش آب با دیوارهی نانولولهی کربنی است. نانولولههای کربنی در عمل ممکن است کامل هموار نباشند. این ویژگی میتواند به دلیل بروز نواقص ساختاری در هنگام ساخت و یا به صورت عمدی برای تهیه نانوکانالهایی با کاربردهای خاص ایجاد شود. در این پژوهش، ما با استفاده از شبیهسازی دینامیک مولکولی به بررسی سیستماتیک اثر زبری و میزان ترشوندگی دیواره بر ترابرد آب در نانولولههای کربنی ناهموار پرداختیم. در مدل ما نانولولهی کربنی آرمچیر ) 10 و 10 ( به عنوان مرجع انتخاب شده و به نانولولههایی با قطر بزرگتر ولی با طول یکسان متصل میشود و این الگو به تناوب و به دفعات دلخواه تکرار میشود. افزون بر اثر زبری دیواره، میزان ترشوندگی نانولوله نیز عامل مهمی است که با تغییر پارامتر برهمکنش شاره دیواره قابل - تنظیم است. نتایج ما نشان میدهد که ضریب اصطکاک شاره دیواره در نانولولههای ناهموار نسبت به نانولولههای هموار افزایش - مییابد و همچنین، با افزایش زبری در نانولولهها )افزایش دامنه یا کاهش طولموج( ضریب اصطکاک نیز روندی افزایشی را نشان میدهد، در حالی که طول لغزش کاهش پیدا میکند. افزونبر این، مشاهده کردیم که با کاهش پارامترهای برهمکنشی و در نتیجه آبگریز شدن نانولولهها ضریب اصطکاک شاره دیواره در مقایسه با حالت آبدوست کاهش مییابد. سرانجام، از بررسی اطلاعات - بدست آمده از شبیهسازیهای انجام شده، بینش مفیدی از ساختار تعادلی آب و وابستگی کمیتهایی چون ضریب اصطکاک شاره - دیواره، گرانروی آب و بالاخره طول لغزش، به میزان ترشوندگی و زبری نانولوله کربنی بدست آوردهایم. ضمن آن که بررسی نتایج مربوط به مرحله نخست، یعنی پر شدن نانولوله، به دانش قبلی ما در زمینه اثر مویینگی در نانولولههای ناهموار عمق بیشتری می- بخشد.