带电纳米通道中的热渗透：表面电荷和离子强度的影响

热渗透是指由温度梯度引起的流体迁移。对带电纳米多孔介质中热渗透的机理理解尚不完善，而这对低品位废热回收、废水回收、燃料电池和核废料储存等多个环境和能源应用至关重要。本文展示了一系列关于带电二氧化硅纳米通道中热渗透的分子动力学模拟结果，这些结果推进了对该现象的理解。模拟考虑了纯水以及溶解有 NaCl 的水。首先，量化了表面电荷对热渗透系数的符号和大小的影响。研究发现，这种影响主要与纳米限域和表面电荷引起的水相双电层（EDL）的结构变化有关。此外，结果说明表面电荷降低了界面液体的自扩散系数和热渗透。当表面电荷密度超过 $-0.03 C/m^2$ 时，发现热渗透改变了方向。研究发现，热渗透流和自扩散系数随 NaCl 浓度的增加而增加。通过考虑 NaCl 离子的路德维希-索雷特效应，将溶剂和溶质的通量解耦，以确定控制该行为的主要机制。除了在热渗透的微观量化和机理理解方面的进展外，这项工作还提供了研究纳米尺度空间中更广泛的耦合传热传质问题的方法。