纳米受限水粘度中的公度效应

通过疏水纳米毛细管的水流速率相比宏观流体力学预期的速率大大增强。该现象通常用较大的滑移长度来描述，而滑移长度又由诸如水与毛细管表面间的摩擦以及水的粘度等微观性质定义。我们表明，当毛细管尺寸小于 2 nm 时，水的粘度并因此其流速受到受限水的层状结构的深刻影响。为此，我们利用平衡分子动力学模拟研究了限制在两层平行石墨烯层之间的水的结构和动力学。我们发现，对于亚纳米毛细管，剪切粘度不仅大大增强，而且表现出源于毛细管尺寸与水分子尺寸之间公度性的大幅振荡。在设计和研究用于脱盐与过滤的石墨烯基及类似膜时，应考虑这种粘度的振荡行为并因此考虑滑移长度的振荡行为。