水与多层石墨烯界面处的涨落诱导摩擦与传热

本文利用声子与辐射摩擦及传热理论，给出了水与多层石墨烯界面处摩擦与传热的计算结果。声子对摩擦和传热的贡献比辐射贡献大多个数量级。声子摩擦和传热随石墨烯层数 $N$ 的增加而略有增大，并在 $N>5$ 时达到饱和，这与界面处声子透射系数的增大以及垂直于表面方向上有限的声子平均自由程有关。辐射贡献几乎与 $N$ 无关，因为对于水与石墨烯之间距离约为石墨烯层间距的情况，倏逝波与多层石墨烯的相互作用受限于第一层石墨烯。声子贡献的结果与利用分子动力学模拟得到的卡皮查热阻结果以及水与单层石墨烯界面处摩擦系数的实验数据相符。电势差导致辐射对摩擦和传热的贡献显著增强，在约 $\sim 10$V 的电势差下，其比声子贡献大约高一个数量级。