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.
