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“千人专家”陈掌星在纳米尺度水传输研究取得重大突破进展

来源:千人计划专家联谊会 2017-04-14 17:00:13
内容摘要: 陈掌星教授团队近日在纳米尺度水传输研究中取得重大突破进展,该成果已于2017年3月13日以“Wettability effect on nanoconfined water flow”为题发表于国际顶级期刊PNAS杂志上。

  陈掌星教授团队近日在纳米尺度水传输研究中取得重大突破进展,该成果已于2017年3月13日以“Wettability effect on nanoconfined water flow”为题发表于国际顶级期刊PNAS杂志上。

  该研究成果由团队成员吴克柳副研究员,陈掌星教授,李相方教授,东晓虎讲师,李靖和徐金泽博士生合作完成。合作单位包括中国石油大学(北京)和加拿大卡尔加里大学(University of Calgary)。陈掌星教授为通讯作者,吴克柳副研究员为第一作者。


PNAS: 纳米孔水流动的湿润效应

  纳米孔水流动是海水淡化、生物医学、能源捕集、地质过程等领域的科学研究和工程应用的核心,然而其流动机理和模拟仍存在很多挑战。在该项研究中,陈掌星教授等人首先揭示了纳米孔水传输机理,基于有效滑脱长度的概念,首次提出了纳米孔水传输解析模型,并用该模型成功预测了单纳米孔水传输量。结果表明,纳米孔尺度和润湿性影响水传输机理和传输量;纳米孔水传输能力是体相水的10-1~107倍。该研究成果为纳米孔水传输量的准确预测提供了简单方便的工具,同时,还成功解决了室内实验和分子模拟中水传输能力研究结果一直以来存在相互矛盾的争议。

参考文献:

Keliu Wu, Zhangxin Chen, Jing Li, Xiangfang Li, Jinze Xu,Xiaohu Dong. (2017, March 13). Wettability effect on nanoconfined water flow. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America,10.1073/pnas.1612608114.

  另外,陈掌星教授研究团队在纳米材料超临界甲烷存储研究中也取得了重大突破进展,该成果于2016年9月15日以“Methane storage in nanoporous material at supercritical temperature over a wide range of pressures”为题发表于Nature(自然)出版集团(Nature Publishing Group)旗下的著名学术期刊《Scientific Reports》杂志。

  该研究成果由团队成员吴克柳副研究员,陈掌星教授,李相方教授和东晓虎讲师合作完成。合作单位包括中国石油大学(北京)和加拿大卡尔加里大学。陈掌星教授为通讯作者,吴克柳副研究员为第一作者。

Nature Scientific Reports: 多孔材料在超临界温度和大范围压力下的甲烷储存

  纳米材料具有尺寸小、比面大等特殊性质,因此,超临界甲烷在其中的存储行为异常复杂,显著区别于体相甲烷。近年来,页岩气大规模开发,富含纳米孔页岩中甲烷存储和以天然气为燃料的汽车甲烷存储等研究对页岩气经济高效的开发和利用具有重要的指导作用。在该项研究中,陈掌星教授等人在充分理解纳米孔甲烷存储机理的基础上,通过捕获甲烷存储的限域效应和表征甲烷分子之间和甲烷分子与纳米材料壁面间的作用力,首次提出了纳米材料中超临界甲烷状态方程,并运用该方程成功预测了纳米材料超临界甲烷的存储行为。该研究成果为页岩气储量评价和汽车天然气存储材料的优化设计提供了理论基础。

  Scientific Reports是Nature出版集团旗下的国际著名综合性期刊,主要报道最新的物理、化学、生物、材料、能源、信息、医学等多个领域的研究进展。

 参考文献:

Keliu Wu,Zhangxin Chen,Xiangfang Li,Xiaohu Dong. (2016, September 6). Methane storage in nanoporous material at supercritical temperature over a wide range of pressures. Nature Scientific Reports,10.1038/srep33461.

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