碳納米管中水結構性質(zhì)和傳遞性質(zhì)的分子模擬研究.pdf

1、浙江大學博士后學位論文碳納米管中水結構性質(zhì)和傳遞性質(zhì)的分子模擬研究姓名：劉迎春申請學位級別：博士后專業(yè)：物理化學指導教師：王琦20060301浙江大學博十后研究工作報告中水分子的分布更加有序。而隨著孔徑的增加，齒型碳管中水分子分布的有序程度更高。在沒有吸引壁勢的模型納米管中，分子運動的隨機性更強，與相應孔徑的碳納米管相比，其可達區(qū)域更大，導致了模型納米管中水分子的分布變得更加無序。由于空間的限制，使得溫度對碳納米管中水分子分布的影響較小

2、。2研究了三種類型納米管中水的傳遞性質(zhì)，包括擴散、粘度和導熱性質(zhì)。考證了孔徑的大小、納米管的壁勢(螺旋性)、溫度、密度對傳遞性質(zhì)的影響。結果表明，受限在納米管中的水傳遞性質(zhì)呈明顯的各向異性，沿孔道方向的傳遞性質(zhì)均大于沿孔徑方向。碳納米管中水的擴散顯著小于體相流體，并且隨著孔徑的減小而進一步減小，在孔徑相似的情況下，三種納米管中擴散系數(shù)值的大小順序為：模型納米管椅型碳納米管齒型碳納米管。水在齒型碳管中的擴散能力比在椅型碳管中要小很多，說明

3、齒型碳管壁與水分子之間的相互作用顯著強于椅型碳管，導致水分子被束縛在較深的勢阱中，運動能力受限。碳納米管中水的整體平均擴散既與內(nèi)、外層水分子的擴散有關，也與內(nèi)、外層水分子的比例有關。導熱和粘度的變化規(guī)律與擴散正好相反，在納米管中其值均大于體相流體，并隨孔徑的減小而增大，在孔徑相似的三種納米管中，其值的順序為：齒型碳納米管椅型碳納米管(or~)模型納米管。溫度和密度也對三種傳遞性質(zhì)有不同的影響。雖然擴散、導熱和粘度是傳遞性質(zhì)的三個方面，但

4、由于它們產(chǎn)生的機理不同，擴散僅依賴于單個分子的運動，而導熱和粘度則是整個體系熱量的傳遞或者整個分子層的相對滑動，因此表現(xiàn)出各自的特殊性。3從分子動力學理論中速率過程的統(tǒng)計理論出發(fā)，基于微孔中的擴散既有分子擴散又有努森擴散的觀點，以流體分子的碰撞頻率為核心，提出了一個微孔中流體的擴散模型，較全面地反映了流體的擴散系數(shù)與孔徑、溫度和密度的關系。在此基礎上進一步提出了微孔中流體粘度的模型。這兩個模型僅用兩個模型參數(shù)，通過與模擬數(shù)據(jù)和實驗數(shù)據(jù)的