Molecular dynamics study of water evaporation enhancement through a capillary graphene bilayer with tunable hydrophilicity

نرخ تبخیر آب به عنوان پدیده تغییر فاز اولیه، برای فرآیندهای حرارتی در کاربردهای صنعتی و صنعتی بسیار مهم است. با توسعه فناوری نانو، شتاب قابل توجهی از فرایند میزان تبخیر در حال حاضر به طور بالقوه امکان پذیر است، که می تواند منجر به راندمان بسیار بالاتر، به عنوان مثال برای شستشو حرارتی. به تازگی، نانوساختارهای توخالی و متخلخل به دلیل اثر مویرگی آنها، توان بالقوه ای را در افزایش تبخیر نشان داده اند. با این حال، مکانیزم انتقال بخار آب از طریق یک رسانه مویرگی در مقیاس نانو و اثر خواص سطحی هنوز کشف نشده است. در این تحقیق، رفتار تبخیری آب از طریق کانال مویرگی دو لایه گرافنی با عمودی تراز، با استفاده از شبیه سازی های دینامیکی مولکولی، با مرطوب سازی سطح قابل تنظیم با تغییر حالت شار سطحی، مورد بررسی قرار می گیرد. اثرات هر دو پارامترهای ساختاری و محیطی، از جمله فاصله کانال مویرگی و دما، نیز به طور کامل مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که افزایش قابل ملاحظه تبخیر زمانی رخ می دهد که دو لایه گرافن به سطح آب منتقل می شود. همچنین مشخص شده است که رفتار تبخیری عمدتا توسط دو عامل کنترل می شود، یعنی مورفولوژی رابط گاز مایع و انرژی متقابل مولکول های آب و لایه گرافن.