Los recubrimientos de grafeno pueden ofrecer la capacidad de controlar el proceso de evaporación del agua de varias superficies, según una nueva investigación.
El estudio, realizado por un equipo de la Academia de Ciencias de China y el Centro de Innovación Colaborativa de Materia Cuántica Beijing, analizó las interacciones de las moléculas de agua con varias superficies cubiertas de grafeno.
se publica hoy en la revista Materiales 2D .
El autor principal, el Dr. Yongfeng Huang, de la Academia de Ciencias de China, dijo: "La evaporación de las gotas de agua es un fenómeno omnipresente y complicado, y desempeña un papel fundamental en la naturaleza y la industria. Comprender su mecanismo a escala atómica y controlar la tasa de evaporaciónracionalmente es importante para aplicaciones que incluyen la transferencia de calor y el control de la temperatura corporal. Sin embargo, sigue siendo un desafío importante ".
Los experimentos del equipo mostraron que un recubrimiento de grafeno controla la evaporación del agua al suprimir la tasa de evaporación en las superficies hidrófilas y acelerar la evaporación en las hidrófobas.
El Dr. Huang dijo: "Más importante aún, descubrimos que el grafeno es 'transparente' para la evaporación. Cuando una superficie hidrófila se recubre con grafeno, la línea de contacto de la gota de agua se acorta o alarga drásticamente debido al ajuste de los ángulos de humectación.Esto conduce a cambios en la tasa de evaporación ".
Los investigadores querían comprender la 'transparencia' en la evaporación mediada por grafeno y descubrir su estructura subyacente a escala atómica. Para ello, realizaron simulaciones de dinámica molecular en la evaporación de gotas de agua, en superficies con y sin recubrimiento de grafeno.
Por primera vez, identificaron el mecanismo a escala atómica para los eventos de evaporación inducidos por el sustrato. Descubrieron que la molécula de agua forma un estado precursor en la línea de contacto antes de que se evapore.
El Dr. Huang explicó: "Un análisis adicional mostró que la densidad del agua en los estados de transición de evaporación es mayor en la línea de contacto, luego disminuye exponencialmente a medida que se aleja del sustrato. La desorción de agua única en la línea de contacto domina el proceso de evaporación de las gotas.el grafeno no altera la energía de unión de una sola molécula de agua, tiene efectos insignificantes sobre la evaporación por línea de contacto.
"Nuestros resultados son un descubrimiento importante sobre la evaporación mediada por grafeno y también apuntan a nuevas formas de controlar racionalmente el proceso de evaporación, para aplicaciones realistas en transferencia de calor, impresión y áreas relacionadas".
El profesor James Sprittles de la Universidad de Warwick, Reino Unido evaluó el trabajo. Dijo: "Utilizando experimentos complementados con simulaciones de dinámica molecular, el Dr. Huang y sus colaboradores han proporcionado información fascinante sobre los mecanismos moleculares que gobiernan la evaporación de las gotas de agua ensustratos recubiertos de grafeno tecnológicamente relevantes.
"Su investigación muestra que la humectabilidad es la única responsable de los cambios en la tasa de evaporación y, al mismo tiempo, abre varios temas interesantes para futuras investigaciones, como cómo los efectos moleculares por ejemplo, nanofilms precursores y fluctuaciones térmicas se pueden incorporar en modelos macroscópicos".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Publicación de IOP . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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