项目名称: 新型二维纳流体通道的构建及其离子传输机制的研究

项目编号: No.51502046

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 一般工业技术

项目作者: 邵姣婧

作者单位: 贵州大学

项目金额: 21万元

中文摘要: 在径向尺度为1-100 nm的纳流体通道中,界面和表面作用力对流体影响很大,此时纳流体会表现出不同于宏观流体的物理行为。研究分子或离子在纳流体通道中的传输机制,有利于模拟物质在生物体中的传输,也为深入认识纳流体系统和开发新型纳流体器件提供理论依据。传统纳流体通道制备方法(如:蚀刻法、模板法)涉及复杂的制备工艺和技术,并且制备成功率低、制造成本高,难以实现高质量纳流体通道的大规模制备。本项目拟采用层状材料作为前驱体,通过液相剥离层状材料获得相应的二维纳米片层,基于二维纳米片层自下而上的重组装,构建出具有二维纳米孔隙结构的组装体材料,利用纳米孔隙作为一种新型二维纳流体通道;通过对二维纳米片层结构和性质进行改性,实现对二维纳流体通道性能的调控,并分析流体在纳流体通道中的传输机制,发展具有高离子电导率和选择性的新型二维纳流体通道。本项目的实施对开发基于二维纳流体的新型离子器件具有重要的科学价值。

中文关键词: 氧化石墨烯;二维纳米材料;自组装;离子传输;纳流体

英文摘要: Interfacial forces and surface forces have strong influence on the physical behaviors of fluid confined in nanochannels of 1 to 100 nanometers in dimension, and therefore fluid transport through nanochannels exhibits unique characteristics that differ from bulk case. Studying molecular/ionic transport mechanism in nanochannels is benefit for modeling the mass transport in physiological condition, and systematic investigation on nanofluidic transport can provide theoretic basis for understanding nanofluidic system in depth and exploiting new nanofluidic devices. Conventional fabrication technologies (such as: photolithography, template method) involves complicated processes with low productivity and high production cost, which brings lots of obstacles for making high quality nanochannels in a large scale. In this proposal, layered materials are employed as the precursors to make corresponding two-dimensional (2D) nanosheets, and liquid exfoliation approach is adopted to exfoliate the layered materials. Then, macro-materials with 2D nano-channels are constructed through bottom-up re-assembly of the 2D nanosheets, and the 2D nano-channels are utilized as fluid transport channels. The properties of the nanochannels are adjusted by modifying structure and characteristics of the 2D nanosheets, and the nanofluid transport mechanism is analyzed, which is benefit for developing new 2D nanofluidic nanochannels with high ion conductivity and selectivity. This proposal is provided with important scientific value for exploiting new-style ion devices based on 2D nanofluids.

英文关键词: graphene oxide;two dimensional materials;self-assembly;ion transport;nanofluids

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