基于平衡分子动力学模拟探测胶体纳米颗粒周围的局部增强黏度
软凝聚态物质
2022-08-16 v1 材料科学
摘要
纳米流体，即纳米尺寸颗粒在液体介质中的分散体系，已被提出用于多种热管理应用。已知胶体纳米颗粒周围典型厚度为 0.5–1 nm 的固态类纳米液层可作为纳米颗粒与体相液体之间的热桥。然而，其对于纳米流体黏度的影响迄今尚未阐明。本文中，我们基于 Green-Kubo 公式利用平衡分子动力学计算该纳米液层的局部黏度。我们首先评估该方法在局部预测黏度上的有效性。我们将此方法论应用于计算金属纳米颗粒紧邻区域的局部黏度，涵盖广泛的固-液相互作用强度，其中由于与纳米颗粒的相互作用观察到了厚度为 1 nm 的纳米液层。发现该纳米液层的黏度高于其相应的体相值，并直接依赖于固-液相互作用强度。我们讨论了该黏度增强的起因，并表明仅液体密度的增加无法解释所观测到的黏度值。相反，我们提出纳米颗粒附近液体原子分布的固态类结构导致了纳米液层黏度的增强。最后，我们观察到取决于液-固相互作用强度的、靠近壁面处黏度与扩散之间 Stokes-Einstein 关系的失效，并用流体滑移加以解释。
引用
@article{arxiv.2107.13961,
title = {Enhanced local viscosity around colloidal nanoparticles probed by Equilibrium Molecular Dynamics Simulations},
author = {Reza Rabani and Mohammad Hassan Saidi and Laurent Joly and Samy Merabia and Ali Rajabpour},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.13961},
year = {2022}
}