水凝胶在水中产生负压以实现高效热利用与传输
化学物理
2023-08-09 v1 介观与纳米尺度物理
材料科学
软凝聚态物质
摘要
负压下的亚稳态水可为蒸发驱动流动提供高达数兆帕的巨大被动驱动力，然而由于产生和维持大负压的挑战，具有负压的实际应用很少。在本工作中，我们报道了一种以薄水凝胶膜为蒸发面、以坚固多孔基底为支撑的新型结构，并通过水蒸发获得了 -1.61 MPa 的高负压。分子动力学模拟阐明了水分子与聚合物链之间强相互作用在产生负压中的关键作用。借助如此大的负压，我们展示了一个流势发电机，可自发将环境能量转化为电能并输出 1.06 V 电压。此外，我们首次提出“负压热管”，其以 1 m 的流动长度实现了 11.2 kW cm-2 的高传热密度，展示了负压在高效热利用与传输中的潜力。
引用
@article{arxiv.2302.06371,
title = {Hydrogels enable negative pressure in water for efficient heat utilization and transfer},
author = {Yuxi Liu and Zehua Yu and Xiaowei Liu and Peng Cheng and Yifan Zhao and Peihua Yang and Kang Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2302.06371},
year = {2023}
}
备注
43 pages, 18 figures