本文關(guān)鍵詞：納米級(jí)離子液體液滴流動(dòng)電勢(shì)的分子動(dòng)力學(xué)模擬研究　出處：《蘭州大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：浸沒在流動(dòng)的電解液或極性分子液體中的石墨烯或碳納米管能夠產(chǎn)生流動(dòng)電勢(shì),可以用于實(shí)現(xiàn)納米尺度下的自供能,從而使納米機(jī)器人等納米電機(jī)系統(tǒng)在無需額外電源供電、不增加器件重量和尺寸的情況下實(shí)現(xiàn)生物分子傳感、遠(yuǎn)程控制等復(fù)雜功能�，F(xiàn)有的關(guān)于流動(dòng)電勢(shì)的研究中采用的諸如氯化氫溶液、液體水、甲醇溶液等,具有易揮發(fā)、有毒性、腐蝕性和不穩(wěn)定等缺點(diǎn),限制了流動(dòng)電勢(shì)在生物、醫(yī)療等領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用,且系統(tǒng)為毫米/微米量級(jí),無法應(yīng)用于納米尺度系統(tǒng)。作為目前被廣泛研究的綠色新型材料,室溫離子液體具有環(huán)境友好、對(duì)健康無害、高熱穩(wěn)定性、可設(shè)計(jì)性等優(yōu)異性質(zhì),常被作為極端環(huán)境下非常優(yōu)異的電解液,且由于其對(duì)環(huán)境和人體健康的危害性很小可被應(yīng)用在基于納機(jī)電系統(tǒng)的生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。此外,納米級(jí)液滴表現(xiàn)出極強(qiáng)的表面效應(yīng),使得液滴表面增大,更加有利于流動(dòng)電勢(shì)的產(chǎn)生。因此,基于室溫離子液體的流動(dòng)電勢(shì)可以應(yīng)用于實(shí)現(xiàn)納米級(jí)的自供能器件,使得在納機(jī)電系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)生物分子傳感和遠(yuǎn)距離遙控等成為可能。為了探究可應(yīng)用于納機(jī)電系統(tǒng)的自供電器件,本文首次提出采用極具效率的分子動(dòng)力學(xué)模擬的方法研究納米級(jí)室溫離子液體液滴在單層石墨烯表面上運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生流動(dòng)電勢(shì)的現(xiàn)象。根據(jù)對(duì)兩種咪唑類室溫離子液體1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽和1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽的液滴在單層石墨烯片上運(yùn)動(dòng)過程的模擬,得出液滴中陰陽離子漂移速度隨著液滴的運(yùn)動(dòng)速度均呈現(xiàn)出非線性的增長(zhǎng)并最終達(dá)到飽和,這種現(xiàn)象與之前此類研究中觀察到的現(xiàn)象是一致的,本文首次給予產(chǎn)生這一現(xiàn)象的解釋是由于液滴所受外力與其自身受到的粘滯阻力達(dá)到了受力平衡,最終液滴保持了勻速運(yùn)動(dòng)。并且,與以往流動(dòng)電勢(shì)研究不同的是,我們?cè)诠浪阋旱我苿?dòng)過程中所產(chǎn)生的流動(dòng)電壓時(shí)不僅考慮到了陰離子的漂移速度,還將陽離子的漂移速度和庫倫作用力的影響也都考慮進(jìn)去,修正了以往研究中估算流動(dòng)電勢(shì)的公式,根據(jù)其估算本文中離子液體液滴在單層石墨烯片上運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生了可達(dá)微伏級(jí)大小的流動(dòng)電勢(shì)。最后,通過對(duì)比兩種不同離子液體在不同溫度下的模擬,發(fā)現(xiàn)溫度越高或者離子液體粘度越小時(shí),液滴中陰陽離子的漂移速度越大,導(dǎo)致產(chǎn)生的流動(dòng)電勢(shì)大,進(jìn)一步說明,離子液體的粘度對(duì)流動(dòng)電勢(shì)的產(chǎn)生具有阻滯作用。本文基于室溫離子液體的流動(dòng)電勢(shì)研究結(jié)果將對(duì)納米自供能器件的發(fā)展具有重要應(yīng)用意義,使得納機(jī)電系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)醫(yī)療診斷、生物分子傳感和遠(yuǎn)距離遙控等成為可能。
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB383.1

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1 劉瑩;譚德坤;;壓力驅(qū)動(dòng)微流道內(nèi)流動(dòng)電勢(shì)及壁面滑移效應(yīng)[J];化工學(xué)報(bào);2013年05期

2 張小珍;周健兒;馮均利;江瑜華;;流動(dòng)電勢(shì)測(cè)量法表征Al_2O_3微濾膜的表面電荷性能(英文)[J];人工晶體學(xué)報(bào);2009年02期

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4 鮑文p，

本文編號(hào)：1325527