压力驱动下水通过 MoS$_{2}$ 膜输运过程中的偶极取向与层状流动结构

纳米结构膜中的高效水输运对于推动过滤和脱盐技术的发展至关重要。本研究采用分子动力学模拟,探究了水通过不同孔径的二硫化钼(MoS$_{2}$)纳米孔的流动行为。结果表明,孔径大小与原子边缘成分在调控水通量、分子排列及偶极取向方面均起着关键作用。较大的孔径有利于形成层状水结构,并促进由水分子与暴露的钼原子之间强静电相互作用所驱动的边缘加速流动。在较窄的孔中,限域效应与不对称边缘化学诱导偶极的有序排列,从而增强定向输运。速度与密度分布图揭示了孔边缘作为活跃区域,可汇聚流动并降低阻力。上述发现凸显了孔几何形状、表面化学及分子动力学在影响 MoS$_{2}$ 膜内水行为方面的重要意义,为先进纳流体与水净化系统的设计提供了有价值的参考。