浓度梯度驱动流体通过超薄多孔膜时的入口效应
软凝聚态物质
2019-08-06 v2 介观与纳米尺度物理
材料科学
化学物理
流体动力学
摘要
液体混合物通过多孔膜的传输是海水淡化、化学分离和能量收集等过程的核心，由新型二维纳米材料制成的超薄膜展现出卓越的应用前景。本文首次推导了由溶质浓度梯度在超薄平面膜中圆形孔处引起的溶液与溶质通量的通用方程。我们表明，这些方程能准确捕捉在弱溶质-膜相互作用下有限元数值模拟中所测得的流体通量。我们还推导了这些通量随孔径以及溶质-膜相互作用强度与范围变化的标度律。这些标度关系明显不同于浓度梯度驱动流体通过长圆柱孔的情况，也不同于由压力梯度或电场驱动流体通过超薄膜中孔的情况。这些结果对厚度处于特征孔径量级的膜中液体混合物的传输具有广泛意义。
引用
@article{arxiv.1904.10636,
title = {Entrance Effects in Concentration-Gradient-Driven Flow Through an Ultrathin Porous Membrane},
author = {Daniel J. Rankin and Lydéric Bocquet and David M. Huang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1904.10636},
year = {2019}
}