막 표면에서 그래핀 시트의 브라운 운동 및 비브라운 운동에 의해 유도된 나노미터 워터 펌프

초록

에너지 절약형 워터 펌프와 효율적인 반투막은 역삼투압 기술의 핵심입니다. 성능을 향상시키기 위해 나노 기술을 적용하는 것은 최근 몇 년 동안 유행입니다. 탄소나노튜브 양면의 물의 자발적 침투의 경쟁적 효과를 바탕으로 멤브레인 위에 깔린 작은 흑연 시트를 기반으로 한쪽의 경쟁력을 약화시켜 자연투과성을 살린 워터펌프를 설계하였습니다. 분자 역학 시뮬레이션에 따르면 계속해서 순 플럭스가 관찰됩니다. 시트의 모션 모드는 공연의 핵심입니다. 동적 하중이 없는 순수한 브라운 운동의 경우, 나노초 플럭스당 2개의 물 분자가 발견되는 반면, 단방향 운동에 의해 유도된 플럭스는 외력에 따라 몇 배 향상될 수 있습니다. 브라운 운동은 삼투압의 물리적 메카니즘과 유사하며, 단방향 운동은 역삼투압에 대한 응용이 무궁무진한 뛰어난 성능을 보인다. 우리의 연구는 나노유체 장치 설계자들에게 영감을 주는 나노채널을 통해 교차하는 물 분자를 펌핑하는 새로운 전략을 창의적으로 제안합니다.

<섹션 데이터-제목="배경">

배경

해수담수화는 이론적으로 끝없이 깨끗한 물을 제공할 수 있기 때문에 전 세계의 물 부족을 해결하기 위한 형광펜 방향입니다. 그러나 현재 기술은 완벽하지 않습니다. 해수 담수화에는 두 가지 다른 방법이 있습니다. 첫 번째는 증류로 바닷물을 가열한 다음 증기를 냉각시켜 순수한 물을 얻는 것입니다. 상 변화는 불순물을 완전히 제거할 수 있지만 에너지 집약적이고 비용이 많이 듭니다. 다른 하나는 역삼투압(RO)으로, 물은 투과하지만 이온은 투과할 수 없는 반투막을 통해 바닷물을 이동시킵니다. 반투막과 고압수 펌프의 개선으로 인해 RO는 성숙하고 널리 사용됩니다[1]. 그러나 RO는 여전히 에너지 집약적입니다[2,3,4]. 이는 RO 시스템이 투과성 압력을 보충하고 반투막을 통해 바닷물을 이동시키기 위해 높은 압력 강하를 유지해야 하기 때문입니다. 많은 과학자들은 "담수화가 21세기의 물 문제에 대처하기 위해서는 RO 멤브레인 기술에서 단계적 변화가 필요하다"고 믿습니다[5]. 그들은 탄소 나노튜브(CNT)가 선택성, 고효율 및 낮은 에너지 비용과 같은 장점을 가진 이상적인 물 채널이며[6] 나노 유체 채널로 응용할 수 있는 큰 잠재력을 가지고 있다고 제안합니다[7,8,9,10]. 그러나 RO 멤브레인의 특성을 개선하는 것만으로도 RO의 효율성에는 도움이 되지만 현재의 RO 담수화는 이미 열역학적 한계에 근접했기 때문에 에너지 절약에는 쓸모가 없습니다[4]. 고압펌프의 대안으로 보다 효율적인 구동방식이 필요하다[11].

두 개의 저수지를 연결하는 CNT 채널의 경우 브라운 운동으로 인해 물 분자는 항상 채널에 자발적으로 들어갈 수 있습니다. 그러나 CNT 채널의 양면 침투 효과는 순 물 플럭스가 존재하지 않기 때문에 서로 상쇄됩니다. 순 플럭스는 CNT 채널의 양면 브라운 운동의 경쟁 결과로 간주되므로 한쪽 경쟁력을 높이거나 약화시키는 것이 물을 펌핑하는 효과적인 방법이어야합니다. 이전 연구에서 압력 강하[12, 13], 온도 차이[14, 15] 및 전기장[16]은 순 물 플럭스를 생성하기 위해 한쪽의 경쟁력을 향상시키는 일반적인 전략입니다. 그럼에도 불구하고 자연투과성을 살려 경쟁력을 약화시키는 것이 더 나은 선택인 것 같습니다.

실제로, 나노유체 수송을 제어하는 것은 에너지 저장에서 바이오센서[17,18,19,20,21,22,23]에 이르는 광범위한 응용 분야와 관련이 있으며, 이는 여전히 도전 과제입니다. 여기에서 우리는 대칭 차단 시스템과 유사한 두 저수지의 브라운 운동 균형을 깨는 것을 목표로 한 멤브레인 면에 작은 흑연 시트가 있는 새로운 워터 펌프를 설계합니다. 시트에는 각각 Brownian 및 non-Brownian 운동에 해당하는 열 운동 및 단방향 운동의 두 가지 운동 모드가 있습니다. 시뮬레이션 계산을 통해 상위측 경쟁력 약화를 달성하고 하향식 수류를 유도합니다. 또한 브라운 운동의 경우 물 플럭스의 양은 나노초당 거의 2개로 아쿠아포린에 가깝다[24, 25]. 이는 생물학적 막에서의 응용 가능성을 시사한다. 작은 시트는 삼투압의 물리적 메커니즘과 유사할 수 있는 CNT를 통해 물을 아래에서 위로 이동시킵니다. 또한, 단방향 운동에서는 시트의 이동 속도나 외력에 따라 자속량이 몇 배로 크게 향상될 수 있다. 광학 핀셋[26]과 원자력 현미경[27]에 의한 표면 나노 입자의 조작과 같은 분자 규모 작업에 기술이 도입됨에 따라 우리의 작업은 물 투과 대칭을 조정할 확률을 표시하여 워터 펌프의 새로운 방법을 열었습니다.

모델 및 시뮬레이션 방법

시뮬레이션 시스템의 스냅샷은 그림 1에 나와 있습니다. 우리는 (6, 6) CNT(길이 2.56nm, 직경 0.81nm)와 평행한 흑연 시트 2개(5.1 × 5.1nm^{2 ) 투과성 막을 구성합니다. 이러한 좁은 채널에서 물 분자는 단일 파일 배열을 나타냅니다[6]. 272개의 탄소 원자로 구성된 작은 흑연 시트가 멤브레인에 가깝게 배치됩니다. 강한 탄소-탄소 상호작용으로 인해 멤브레인에 작은 시트가 흡착됩니다. 실제로 시뮬레이션 과정에서 시트와 멤브레인의 평균 거리는 약 0.34nm입니다. 브라운 운동에서 우리는 작은 흑연 시트의 온도를 100~500K 범위로 설정했습니다. CNT 입구 근처의 멤브레인에서 진동하여 근처의 물 분자와 충돌합니다. 3,328개의 물 분자가 수로와 2개의 저수지를 채웁니다. 물의 온도는 300K로 고정되어 있습니다. 단방향 모션 모드의 경우 작은 시트의 각 탄소 원자에 추가 가속을 적용하여 추가 힘을 얻습니다. 여기서 0.1nm/ps²
2pN에 해당합니다. 추가 힘은 x를 따라 있습니다. 방향. 물 플럭스는 시스템의 비대칭에 의해 유도됩니다. 3차원의 주기적인 경계 조건으로 인해 Sheet는 CNT 입구 부근을 지속적으로 통과하며 안정적인 수류 및 유속을 유도합니다.}

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시뮬레이션 시스템의 스냅샷. 길이가 2.56nm이고 직경이 0.81nm인 CNT는 두 개의 흑연 시트(세이지 그린, 5.1 × 5.1 nm² )로 분리된 두 개의 저수지를 연결합니다. ). 작은 흑연 시트(파란색)가 큰 시트 위에 밀착되어 있습니다. 시스템은 나노미터 워터 펌프를 나타내는 3328개의 물 분자가 있는 주기적 물 상자에 내장되었습니다.

시뮬레이션 동안 시스템은 주기적인 상자가 있는 일정한 부피와 온도에 있었고 물 분자는 고전적인 TIP3P 모델이었습니다[28]. 탄소 원자는 매개변수가 σ인 충전되지 않은 Lennard-Jones(LJ) 입자였습니다. _참조 =0.34nm, ε _참조 =0.3612kJ/mol; σ _공동 =0.3275nm, ε _공동 =0.4802kJ/mol[6]. PME 방법은 장거리 정전기 상호 작용을 처리하기 위해 사용되었습니다[29]. 시뮬레이션은 Gromacs 4.6.5[30] 소프트웨어에서 2fs(1ps마다 데이터 수집)의 시간 간격으로 125ns를 실행했으며 마지막 120ns가 수집되었습니다. 오류를 줄이기 위해 두 가지 독립적인 시뮬레이션을 수행했습니다.

결과 및 토론

흑연 시트의 브라운 운동

먼저 다양한 온도에서 시트의 브라운 운동 모드를 연구합니다. CNT를 통해 물 플럭스를 유도하는 능력을 측정하기 위해 이전 연구[31, 32]에 따라 upflux와 downflux를 + z를 따라 튜브를 통해 전도하는 물 분자의 양으로 정의합니다. 및 - z 방향을 각각. Flow =upflux + downflux, flux =upflux - downflux, 단방향 전송 효율 η η로 계산할 수 있습니다. =유속/유량. 시트 온도의 함수로서의 물의 흐름과 플럭스는 그림 2에 나와 있습니다. 원래 가설에서 뜨거운 시트는 주변의 물을 가열한 다음 CNT를 따라 온도 차이를 만들어 채널을 통해 물을 이동시킵니다. 그러나 시뮬레이션에서 물 플럭스는 하향식이며 이는 우리가 예상한 것과 반대입니다. 게다가, 물 플럭스는 시트 온도에 둔감합니다. 또한 시뮬레이션 과정에서 작은 시트의 온도 변동은 10K 범위 내에 있습니다. 실제로 NVT 시뮬레이션의 온도 제어로 인해 시트와 주변 솔루션 간의 열 교환이 약하고 무시할 수 있습니다. 그림 2에서 볼 수 있듯이 시트 온도에 관계없이 나노초당 약 2개의 물 분자에서 연속적인 순 플럭스를 얻을 수 있으며 이는 아쿠아포린 채널에서 실험 값 1.8에 가깝습니다[24, 25]. 생물학적 시스템. 한편, 전체 물의 흐름은 시트 온도와 거의 무관하며 시트가 없는 경우와 유사해야 합니다.

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시트 온도의 함수로서의 물 플럭스 및 흐름. 두 데이터 포인트에 대한 오차 막대가 표시됩니다.

나노시트의 브라운 운동에 의한 바이어스 물 수송은 삼투 과정과 유사합니다. 분자 역학의 관점에서 볼 때, 순 물 플럭스는 CNT 채널의 두 입구 근처에서 물 분자의 브라운 운동의 경쟁에 의해 유발되어야 합니다. 작은 시트는 빈번한 충돌로 물 분자의 속도에 영향을 미치고 경쟁력을 변화시킵니다. 흥미롭게도 시트는 상단에 배치되지만 하향식 물 흐름을 유도하여 시트의 효과가 경쟁력을 약화시키고 있음을 시사합니다. 그러나 시트의 브라운 운동은 불규칙하고 순 플럭스는 변동이 큰 온도에 둔감합니다. 따라서 다음 편에서 시트의 단방향 모션 모드에 대해 더 자세히 논의하고 더 흥미로운 현상을 발견합니다.

그런 다음 그림 3과 같이 물의 이동 시간과 점유를 수집합니다. 여기서 전위 시간은 CNT 채널을 통한 물 분자의 평균 이동 시간입니다. 물의 흐름과 유사하게 전위 시간은 시트 온도에 따라 변동합니다. 사실, 이동 시간은 물의 흐름과 일치해야 합니다. 물 분자가 채널을 더 빨리 통과할수록 더 큰 물의 흐름이 필요하기 때문입니다. 그럼에도 불구하고, 그러한 반-관계는 여기에서 열역학적 변동에 의해 다루어진다. 이론적으로 점유는 CNT 채널의 구조에 의해 결정됩니다. 단일 파일 물 사슬이 유지됨에 따라 약간의 변동이 있는 CNT 채널 내부에는 항상 거의 10개의 물 분자가 있습니다. 따라서 열역학적 변동은 불가피하지만 현저하지는 않습니다.

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물 이동 시간 τ 및 점유 <N> 시트 온도의 함수로

좁은 CNT 내부의 물 분자의 열역학적 특성은 우리가 우려하는 또 다른 중요한 문제이므로 밀도 분포와 수소 결합(H-결합) 수는 z의 함수로 계산됩니다. 여기서 두 물 분자는 산소 거리가 0.35nm 미만이고 O-H 결합과 O-O 사이의 각도가 30° 미만일 때 H-결합을 형성합니다. z의 2~4nm 부분 위치는 밀도 및 H-결합 수 거동이 벌크 영역과 다른 CNT 채널에 해당합니다. CNT의 밀도는 벌크의 거의 4배이며, 이는 대량 저장 가능성을 의미합니다. 10개의 피크가 있는 물결 모양의 밀도 패턴은 독특한 CNT 구조로 인해 그림 3의 점유와 일치합니다. H-결합 수의 변화는 또한 물 분자가 CNT로 유입되어 H-결합이 감소된 단일 파일 사슬을 형성하는 과정을 보여줍니다.

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z에 따른 밀도 및 수소 결합 수 분포 축 및 다른 선 색상은 시트 온도에 따라 다릅니다. 여기, ρ ₀ 1.0g/cm³ 입니다. 벌크 물 밀도의

독특한 방향을 가진 CNT 내부의 물 분자는 일찍이 밝혀졌다[16]. 여기에서 그림 5와 같이 물-쌍극자 방향의 확률 분포를 계산합니다. 오류를 줄이기 위해 두 개의 독립적인 시뮬레이션에서 데이터를 평균화합니다. <θ>는 물 쌍극자와 z 사이의 평균 각도입니다. 축이며 물 방향에는 거의 두 가지 상태(20°–40° 및 140°–160°)가 있습니다. 패턴은 <θ> =90°에 대해 거의 대칭이며 고유한 쌍극자 방향을 나타냅니다. 전체적으로 물의 수송은 시트 온도에 둔감합니다. 이는 강한 시트-막 소수성 상호작용으로 인해 시트의 브라운 운동이 항상 그래핀 멤브레인 상에서 이루어지고 시트의 영향이 매우 제한되기 때문입니다. 다음에서 우리는 물 수송이 더 크게 영향을 받을 수 있는 시트의 단방향 모션 모드에 대해 더 논의할 것입니다.

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CNT 내부의 물 분자의 평균 쌍극자 배향 확률 분포와 다양한 시트 온도는 선 색상으로 표시됩니다.

흑연 시트의 단방향 운동

시트의 움직임이 성능에 중요해야 하므로 일반적인 비브라우니안 모션 모드, 즉 단방향 모션을 추가로 조사합니다. 시트는 추가적인 힘에 의해 구동되어 안정적인 속도로 그래핀 멤브레인 위에서 움직입니다. 흥미롭게도 물의 흐름, 플럭스 및 단방향 운송 효율 η 그림 6a와 같이 힘의 증가에 따라 빠르게 증가합니다. 그런 다음 시트의 역학을 설명하기 위해 1차원 Langevin 방정식을 도입합니다.

$$ m\frac{d^2x}{\mathrm{d}{\mathrm{t}}^2}=F-m\xi \frac{\mathrm{d}\mathrm{x}}{\mathrm{ d}\mathrm{t}}+R(t) $$

여기서, m 는 시트 질량, F 원동력은 R입니다. (그 )는 물 분자의 무작위 충돌로 인한 힘이고 ξ 마찰 계수입니다. 무작위 충돌은 복잡하며 여기서는 R만 계산합니다. (그 ) 상호 오프셋 충돌 및 <R (그 )> =0. 정상 상태에서 시트는 일정한 속도를 유지하고 마찰력은 구동력과 같습니다. 따라서

$$ F=m\xi \frac{\mathrm{dx}}{\mathrm{dt}}=m\xi v $$ <사진><소스 유형="이미지/웹p" srcset="//media.springernature .com/lw685/springer-static/image/art%3A10.1186%2Fs11671-018-2732-x/MediaObjects/11671_2018_2732_Fig6_HTML.png?as=webp">

아 유속, 흐름 및 단방향 효율성 η 그리고 b 시트 속도 V _x 및 마찰 계수 ξ 추진력 F의 함수로서

속도(MD 궤적에서)와 마찰 계수 ξ를 표시합니다. 그림 6b에서 구동력의 함수로. 속도는 플럭스와 흐름의 거동에 따라 구동력과 거의 선형으로 증가하는 반면 마찰 계수는 전체적으로 감소합니다. 따라서 물의 흐름과 플럭스는 시트 속도와 직접적으로 관련되어야 합니다. 분자동역학적 관점에서 보면 경쟁효과가 존재하기 때문에 시트는 주변의 물분자를 끌어당겨 상부면의 경쟁력을 약화시킨다. 시트가 빨리 움직일수록 경쟁력이 약해집니다. 힘이 1.6pN을 초과함에 따라 플럭스는 브라운 모드보다 거의 8배인 나노초당 16에 가까운 부드러운 경향이 있습니다. 분명히, 이 단방향 운동은 무작위 브라운 운동보다 더 효율적입니다. 따라서 인위적으로 제어되는 시트는 광학 핀셋[26] 및 원자력 현미경[27]과 같은 일부 고급 실험 기술로 시트를 조작할 수 있는 역삼투압에 대한 또 다른 대안 전략입니다.

놀랍게도 시트 속도와 구동력의 증가는 브라운 모드보다 훨씬 더 윗면의 경쟁 약화로 이어진다. 물의 이동이 어떻게 영향을 받는지 더 설명하기 위해 우리는 평균 이동 시간과 점유를 구동력의 함수로 그림 7에 표시했습니다. 둘 다 구동력과 거의 선형 관계를 보여 의 결과와 다릅니다. 그림 3. 전위 시간의 감소는 그림 6a의 물 흐름의 증가 거동에 해당하며, 이는 시트의 항력으로 인해 발생해야 합니다. 다른 관점에서 보면, 시트가 주변의 물 분자를 끌 때 상부면의 열적 경쟁력이 감소되어 CNT 채널을 통한 하향식 물 투과가 촉진되어야 합니다.

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전위 시간 τ 및 점유 <N> 추진력의 함수로

우리는 그림 8에 물 밀도 프로파일, H-결합 및 물 쌍극자 분포를 추가로 제시합니다. 그림 8a에서 볼 수 있듯이 밀도 프로파일과 H-결합은 시트 운동에 의해 약간만 영향을 받습니다. 예를 들어, 1.8pN의 큰 힘에서 파동 밀도 피크가 감소하고 H-결합 분포가 약간 비대칭이 됩니다. 그림 8b의 물 쌍극자 방향에서도 비슷한 변화를 볼 수 있습니다. 평형 조건(예:위의 브라운 운동)에서 두 방향 이벤트가 유사한 확률로 발생하여 그림 5에서 볼 수 있듯이 유사한 피크 높이로 이어집니다. 그러나 우리가 논의한 바와 같이 시트의 단방향 운동은 다음과 같아야 합니다. 브라운 운동보다 물 사슬에 더 많은 영향을 미칩니다. 이것은 흐르는 시트가 시트-물 Lennard-Jones 상호 작용으로 인해 이동하도록 주변 물을 끌어서 CNT 입구 근처의 물의 움직임 또는 방향에 영향을 주기 때문입니다. 따라서 그림 8b의 쌍극자 방향은 비대칭이 됩니다. 제한된 수역의 역학 및 열역학은 단방향 운동에 대해 더 깊이 교란될 수 있지만 단일 파일 수 사슬의 보존으로 인해 이러한 교란은 특히 열역학 및 밀도, H-결합의 주요 특징에 대해 여전히 매우 제한적입니다. , 및 쌍극자는 브라운 운동의 경우에 가깝습니다. 결과적으로 시트의 다른 모션 모드는 열역학보다 물 역학에 더 큰 영향을 미칠 수 있습니다.

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아 z의 함수로서의 축방향 물 밀도 프로파일 및 수소 결합 수 다른 힘에 대한 CNT를 따라 위치. ㄴ 다른 힘에 대한 CNT 내부의 물 분자의 평균 쌍극자 배향 확률 분포

추가 토론

그래핀 시트와 CNT 입구 사이의 초기 거리는 CNT를 통과하는 물의 흐름과 플럭스에 사소한 영향을 주어야 한다고 믿어집니다. 우리는 실제로 위의 그림 1에서 볼 수 있듯이 시트가 물 없이 표면에 직접 흡착되는 상단 그래핀 멤브레인에 시트를 무작위로 놓습니다. 이러한 방식으로 시트는 강한 시트-막 소수성 상호작용으로 인해 항상 표면에서 이동하여 비대칭 나노유체 시스템을 제공합니다. 그림 9와 같이 브라운 운동과 단방향 운동 모두에 대해 Sheet-membrane과 Sheet-CNT의 평균 거리를 계산했습니다. 두 경우 모두 시트 멤브레인의 평균 거리가 0.34nm로 고정되어 있다는 사실이 놀랍습니다. 이는 탄소-탄소 Lennard-Jones 전위 직경에 엄격하게 해당합니다. 따라서 시트는 항상 멤브레인 표면에 흡착됩니다. 그림 9a의 브라운 운동의 경우 시트-CNT의 거리는 시트 온도와 무관한 상수입니다. 이것은 분명히 CNT에 대해 둘러싸는 시트로 이어지는 시트-CNT 소수성 상호작용 때문입니다. 또한 시뮬레이션 설정에서 CNT 입구가 그래핀 막의 위치 0.2nm를 초과하므로 입구가 시트에 의해 차단되는 것을 방지할 수 있습니다. 시트가 처음에 멤브레인 위에 놓이지 않으면 저장소에서 무작위로 이동할 수 있고 CNT 입구를 막을 가능성이 어느 정도 있어야 한다고 믿어집니다. 또한 그림 9b의 단방향 운동에 대해 Sheet-CNT의 거리는 유동 및 자속 거동에 해당하는 힘의 증가에 따라 증가하는 거동을 나타냅니다. 작은 힘에서 시트는 실제로 잠시 동안 CNT 근처에 갇힐 수 있지만 더 큰 힘은 시트의 통과를 더 빠르게 하여 더 먼 거리로 이어질 수 있습니다. 지나치게, 시트-CNT의 초기 거리는 물의 흐름과 플럭스에 눈에 띄는 영향을 미치지 않아야 하지만 시트-막은 가질 수 있습니다. 그러나 시트가 초기에 멤브레인이 아닌 벌크 물에 있는 경우 시스템이 초기 목표와 다른 대칭이 되어야 하고 바이어스 수송 현상이 없어야 합니다.

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다양한 시뮬레이션 조건에 대한 시트 멤브레인과 시트 CNT의 평균 거리:a 브라운 운동 및 b 단방향 모션

브라운 운동의 경우 시뮬레이션 과정에서 물과 시트의 평균 온도는 목표 시트 온도의 함수로 그림 10에 나와 있습니다. 시트의 평균 온도가 목표값으로 엄격하게 제어될 수 있으며 마찬가지로 물의 평균값도 T로 유지됨을 알 수 있습니다. =300K 일반적으로 MD 시뮬레이션의 NVT(또는 NPT) 앙상블에서는 온도 조절 장치로 인해 서로 다른 분자 간의 열 교환이 발생할 수 없습니다. 그러나 시트와 주변 물 사이의 분자간 충돌은 궁극적으로 온도 조절 장치에 의해 조정되더라도 종료되어야 합니다. 움직이는 시트로부터의 충돌은 주변 물 분자의 순간 속도 또는 방향에 영향을 미치고 궁극적으로 물이 CNT로 들어갈 확률을 변화시킬 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 시트가 물에 미치는 즉각적인 영향을 포착하는 것은 여전히 매우 어렵습니다. 데이터 수집 시간인 1ps보다 훨씬 짧은 시간에 일어나야 하기 때문입니다. 따라서 우리는 시트 진동이 주변 물의 열 변동에 영향을 미치고 상부 저수지의 경쟁력을 약화시켜 바이어스 수송 현상으로 이어질 수 있다는 가설을 세울 수 있습니다.

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목표 시트 온도에 따른 시트와 물의 평균 온도

결론

요약하면, 우리는 분자 동적 시뮬레이션에 의한 물 펌프에 대한 새로운 전략을 제안하고 자발적 물 투과성을 기반으로 상당한 순 물 플럭스를 달성했습니다. 물 분자는 브라운 운동으로 인해 주도적으로 CNT 채널로 들어가고 CNT의 두 측면은 서로 경쟁하여 오프셋됩니다. 우리 연구에서는 멤브레인 위를 움직이는 작은 시트가 한쪽의 경쟁력을 약화시키고 지속적인 순 플럭스를 유도합니다. 시뮬레이션 중에 시트의 모션 모드가 성능의 핵심이라는 것을 알았습니다. 순수한 브라운 운동은 2ns⁻¹ 주위에 작고 안정적인 순 물 플럭스를 유도합니다. 이는 시트 온도와 무관한 반면, 단방향 모션은 시트의 구동력에 따라 훨씬 더 높은 플럭스를 생성할 수 있습니다. 또한 추진력이 증가함에 따라 물의 이동 시간은 물의 흐름 또는 유속 거동에 따라 선형적으로 감소합니다. 또한, 단방향 운동은 물 역학 및 열역학에 더 큰 영향을 미칩니다. 결과적으로 우리는 RO 기술에 도움이 될 작은 흑연 시트를 멤브레인에 깔아 자연수의 투과성을 활용하는 것을 창의적으로 제시했습니다.

약어

CNT:: 탄소나노튜브
복합 복합지구:: 분자 역학
RO:: 역삼투

효과적인 광 흡수가 향상된 핀 접합 나노콘 어레이 태양 전지의 광전지 성능 리토콜산으로 변형된 금 나노입자의 간암 세포에 대한 세포자멸사 효과

나노물질