کنترل تبخیر آب با گرافین

به گزارش قائم آنلاین،  پژوهش جدیدی نشان می‌دهد که شاید پوشش‌های گرافینی، توانایی کنترل فرآیند تبخیر آب را از سطوح گوناگون داشته باشند.

این پژوهش که با همکاری گروهی از پژوهشگران “آکادمی علوم چین” (CAS) انجام شده است، فعل و انفعالات میان مولکول‌های آب و سطوح گوناگون پوشیده از گرافین را بررسی می‌کند.

دکتر “یونگفنگ هوآنگ” (Yongfeng Huang)، نویسنده ارشد این پژوهش گفت: تبخیر قطرات آب، پدیده پیچیده‌ای است و نقش مهمی را در طبیعت و صنعت بر عهده دارد. درک مکانیسم تبخیر در مقیاس اتمی و کنترل میزان تبخیر، برای کاربردهایی از جمله انتقال گرما و کنترل دمای بدن مهم است. در هر حال، پدیده تبخیر آب، به صورت یک چالش قابل توجه باقی مانده است.

آزمایش‌های این گروه پژوهشی نشان داد که یک پوشش گرافینی، با سرکوب میزان تبخیر روی سطح‌های هیدروفیلی و سرعت بخشیدن به تبخیر روی این سطوح، تبخیر آب را کنترل می‌کند.

هوآنگ افزود: ما دریافتیم هنگام پوشیده شدن سطح هیدروفیلی با گرافین، خط تماس قطرات آب، به خاطر تنظیم زاویه رطوبت، به طور چشمگیری کوتاه یا طولانی می‌شود.

پژوهشگران سعی داشتند با این بررسی، ساختار خاص تبخیر به واسطه گرافین را در مقیاس اتمی مشخص کنند. برای این کار، آنها، شبیه‌سازی‌های پویای مولکولی را در مورد تبخیر قطرات آب و روی سطوح دارای پوشش گرافین و بدون این پوشش انجام دادند.

پژوهشگران برای نخستین بار، مکانیسم اتمی را برای تبخیرهای زیرلایه‌ای نشان دادند. آنها دریافتند که مولکول آب، پیش از تبخیر، حالت جدیدی را شکل می‌دهد.

هوآنگ ادامه داد: تحلیل‌های بیشتر نشان داد که تراکم آب در مراحل گذر به تبخیر، به بالاترین خود می‌رسد و سپس، در هنگام دور شدن از زیرلایه ها، کاهش می‌یابد. نتایج بررسی‌های ما، کشف مهمی در مورد تبخیر به واسطه گرافین محسوب می‌شود و راههای جدیدی را برای کنترل فرآیند تبخیر نشان می‌دهد. این نتایج، در انتقال گرما، چاپ و حوزه‌های مربوط، کاربرد خواهند داشت.

پروفسور “جیمز اسپریتلز” (James Sprittles)، از “دانشگاه واریک” (University of Warwick) انگلستان و از بررسی‌کنندگان این پژوهش گفت: گروه پژوهشی دکتر هوآنگ موفق شده است با استفاده از آزمایش‌های مبتنی بر شبیه‌سازی پویای مولکولی، بینش شگفت‌آوری در مورد مکانیسم مولکولی حاکم بر قطرات آب ارائه دهد.

این پژوهش نشان می‌دهد که رطوبت، تنها بر تغییر میزان تبخیر موثر است و موضوعات جالبی را برای پژوهش‌های آینده مانند چگونگی تاثیرات مولکولی ارائه می‌دهد.

این پژوهش، در مجله “۲-D Materials” به چاپ رسید.