دانشمندان آکادمی علوم پکن با مطالعه سازوکار تبخیر آب بر روی سطوح حاوی گرافن به دنبال راه‎هایی برای کاهش تبخیر آب از بدن و کاربردهای صنعتی آن هستند.

به گزارش مرکز ارتباطات و اطلاع رسانی معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری، پژوهشگران چینی تبخیر آب را بر روی پوشش‎های گرافنی مطالعه کردند. به گفته دکتر هوانگ تبخیر قطره آب پدیدهای پیچیده است و این موضوع نقش مهمی در طبیعت و صنعت را بازی می‎کند. شناخت سازوکار در سطح اتمی تبخیر آب بسیار مهم است و کنترل میزان تبخیر از برنامه‎های کاربردی مانند انتقال حرارت و کنترل دمای بدن است. با این وجود این پدیده چالش مهمی است.

 آزمایشات این تیم پژوهشی نشان می‎دهد که پوشش گرافنی با کاهش نرخ تبخیر بر روی سطوح آب دوست و ازدیاد تبخیر بر روی سطوح آب گریز مقدار تبخیر آب را کنترل می‎کند. به گفته دکتر هوانگ فهمیدن اینکه گرافن به تبخیر و عبور آب اجازه میدهد بسیار مهم است. هنگامی که یک پوشش آب دوست بر روی گرافن پوشش داده می‎شود خط تماس قطره آب به صورت قابل توجهی به خاطر تنظیم زوایای ترشوندگی بلند یا کوتاه می‎شود و این موضوع به علت تغییرات سرعت تبخیر است.

محققان در تلاش برای کشف عبوردهی گرافن برای تبخیر آب بودند. بنابراین آنها محاسبات شبیه‎سازی دینامیک مولکولی را برای سطوح گرافنی و بدون آن انجام دادند. برای اولین بار سازوکارهای در مقیاس اتمی تبخیر ناشی از القای سوبسترا را شناسایی کردند. آنها دریافتند که مولکول آب قبل از تشکیل بخار ماده پیشروندهای را در خط تماس ایجاد می‌‎کند.

تجزیه و تحلیل بیشتر نشان میداد که چگالی آب در حالت گذار تبخیر در خط تماس بیشترین مقدار و سپس در سطح سوبسترا به طور نمایی کاهش می‎یابد.  تنها نفوذ آب در خط تماس در فرایند تبخیر غالب است. از آنجایی که گرافن انرژی پیوندی یک مولکول آب منفرد را تغییر نمی‎دهد اثرات ناچیزی را بر تبخیر هر خط تماس دارد. این نتایج کشف مهمی برای تبخیر وابسته به گرافن است و اشاره مهمی به راه‎های جدید کنترل فرایند تبخیر برای کاربرد واقعی در انتقال حرارت دارد.

به گفته دکتر اسپریتزل از دانشگاه وارویک انگلیس، این آزمایشات و مکمل آن با شبیه‎سازی‎ها بینش جذابی را در مورد سازوکارهای مولکولی حاکم بر تبخیر آب بر روی پوشش‎های گرافنی مرتبط با فناوری ارائه کرده است.

این تحقیقات نشان میدهد که ترشوندگی تنها دلیل تغییرات نرخ تبخیر است و چندین موضوع جذاب را برای تحقیقات آینده از جمله چگونگی اثرات مولکولی (مانند نانوفیلم پیش برنده و نوسانات حرارتی) را می‎توان در تحقیقات مدلسازی ماکروسکوپی انجام داد.

در همین راستا ستاد توسعه فناوری نانو معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری به‌منظور هرچه بیشتر فناوری‌های نانویی در ایران فعالیت دارد.

پایان پیام/