納米通道浸潤性研究對于解決界面化學(xué)和流體力學(xué)中遺留的眾多挑戰(zhàn)性問題至關(guān)重要,并廣泛應(yīng)用于物質(zhì)傳輸、納米限域催化、限域化學(xué)反應(yīng)、納米材料制備、能量儲存和轉(zhuǎn)化、液體分離等領(lǐng)域。納米通道的尺寸是影響液體浸潤性的關(guān)鍵因素,當(dāng)通道直徑小于10納米時,通道內(nèi)液體由于限域效應(yīng)出現(xiàn)非連續(xù)流體行為;當(dāng)通道直徑大于10 納米時,通道為液體提供更大的受限空間,適用于液體傳輸和納米材料制備。經(jīng)過二十多年的發(fā)展,納米通道浸潤性研究仍面臨許多挑戰(zhàn),其中最大的挑戰(zhàn)是探索納米通道中非連續(xù)流體的物理來源。隨著納米材料表征技術(shù)的進(jìn)步,將為理解納米限域流體浸潤性的機(jī)理提供有力的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。同時,分子動力學(xué)等理論模擬也將從理論上對實(shí)驗(yàn)結(jié)果提供支持。
近日,中科院理化所江雷院士(通訊作者)和張錫奇副研究員(第一作者)在Advanced Materials上,發(fā)表了題為Wettability and Applications of Nanochannels的綜述(Adv. Mater. 2018, 1804508)。文章首先介紹了江雷院士提出的“量子限域超流體”概念,并用于解釋納米通道中超快物質(zhì)傳輸和非連續(xù)流體行為。隨后,文章分別在理論和實(shí)驗(yàn)上總結(jié)了一維、二維和三維納米通道浸潤性,從分子模擬、液體浸潤性、外部刺激(溫度和電壓)調(diào)控浸潤性、熔體和液體浸潤限域策略、液體傳輸和限域納米材料制備等方面對納米通道浸潤性與應(yīng)用進(jìn)行論述。最后,文章在展望中指出,“量子限域超流體”概念將為理解納米通道中非連續(xù)流體行為提供新思路,并將引發(fā)一場量子限域化學(xué)的革命。
納米通道浸潤性與應(yīng)用
文章受到審稿人的一致高度評價,審稿人認(rèn)為文章討論的話題“遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出目前的知識范圍”,文章是“準(zhǔn)確的、突破性的和超級創(chuàng)新的”,并且“有機(jī)會改變未來流體理論研究的游戲規(guī)則”。同時,文章被推薦以直接接收的方式發(fā)表。
相關(guān)工作得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金委和高等學(xué)校學(xué)科創(chuàng)新引智計劃的大力支持。
論文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201804508
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