基于三维流动分析的矩形石墨烯纳米通道滑移长度测量
流体动力学
2021-12-28 v2 材料科学
摘要
尽管已开展许多关于石墨烯上滑移流动的分子动力学模拟，实验工作仍非常有限，我们对石墨烯上流动摩擦的理解还远不充分。在此，为精确测量矩形纳米通道中的滑移长度，我们建立了一种充分考虑非均匀截面速度分布、滑移边界条件和动态接触角的三维毛细流动模型。我们表明，即使对于宽高比为 100 的通道，三维分析也是必要的。我们制备了深度 45 nm、宽度 5 μm 的石墨烯纳米通道，并利用该三维流动模型测得约 30 至 40 nm 的滑移长度。我们还重新评估了文献中毛细填充实验获得的石墨烯滑移长度数据：25 nm 深通道为 30 nm 而非原先声称的 45 nm，8.5 nm 深通道为 47 nm 而非 60 nm。由于我们的方法考虑了完整的全三维流动分析，我们发现滑移长度小于现有实验测量值。本工作提出了一种严谨的分析方法，同时增进了对石墨烯纳米通道中滑移流动的理解，这将有益于纳米流体应用（包括电子冷却与生物医学芯片）的进一步创新。
引用
@article{arxiv.2111.01015,
title = {Slip Length Measurement in Rectangular Graphene Nanochannels with a 3D Flow Analysis},
author = {Kuan-Ting Chen and Qin-Yi Li and Takeshi Omori and Yasutaka Yamaguchi and Tatsuya Ikuta and Koji Takahashi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2111.01015},
year = {2021}
}