最新研究表明，石墨烯塗層能夠控制不同表面的水蒸發過程

最新研究表明，石墨烯塗層能夠控制不同表面的水蒸發過程。

這項研究由中國科學院和量子物質合作創新中心(北京)的一個團隊進行，研究了水分子與各種石墨烯表面的相互作用。

該研究的第一作者、中國科學院的黃永鋒博士說:「水滴蒸發是一種普遍存在的複雜現象，在自然界和工業中都起著舉足輕重的作用。了解其在原子尺度上的機理，合理地控制蒸發速率，對於傳熱和體溫控制等應用具有重要意義。然而，這仍然是一個重大挑戰。

該小組的實驗表明，石墨烯塗層可以通過抑制親水表面的蒸發速率來控制水的蒸發，並加速疏水分子的蒸發。

黃博士說:「更重要的是，我們發現石墨烯在蒸發時是透明的。」當親水性表面塗上石墨烯時，由於潤濕角度的調整，水滴的接觸線急劇縮短或拉長。這就導致了蒸發率的變化。

研究人員想要了解石墨烯介導的蒸發中的「透明度」，並揭示其在原子尺度上的底層結構。為了做到這一點，他們在有或沒有石墨烯塗層的表面上對水滴蒸發進行了分子動力學模擬。

第一次，他們確定了亞層誘導蒸發事件的原子尺度機制。他們發現水分子在蒸發之前形成接觸線的前體狀態。

黃博士解釋說:「進一步的分析表明，蒸發轉變態的水密度在接觸線上是最大的，然後在離開基體時呈指數級下降。接觸線上的單水解吸主導了液滴蒸發過程。由於石墨烯不會改變單個水分子的結合能，因此它對每條接觸線的蒸發作用可以忽略不計。

「我們的結果是石墨烯介導的蒸發的一個重要發現，也為合理控制蒸發過程指明了新途徑，在傳熱、印刷及相關領域的實際應用提供了依據。」

英國華威大學的James Sprittles教授對這項研究進行了評估。他說:「通過結合分子動力學模擬的實驗，黃博士和他的同事們對控制水滴在與技術相關的石墨烯塗層底物上蒸發的分子機制提供了有趣的見解。」

「他們的研究表明，潤濕性是蒸發速率變化的唯一原因，同時也為未來的研究打開了幾個有趣的話題，比如分子效應(前體納米薄膜和熱波動)如何被納入宏觀模型中。」

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