基本介紹
定義,背景介紹,原理,套用,
定義
納米限域毛細凝聚新理論，是中國科學技術大學教授王奉超與諾貝爾物理學獎獲得者、英國曼徹斯特大學教授安德烈·海姆團隊合作創立的理論。該理論將開爾文方程適用性拓展到亞納米尺度。相關成果於2020年12月10日發表在《自然》上。
背景介紹
毛細凝聚是指在毛細通道限域空間內的氣體不必達到過飽和狀態，即可發生凝聚從而轉變成液體的現象。毛細凝聚關聯了巨觀固液界面潤濕和微觀分子間力學作用，是納米限域力學的關鍵科學問題，也是當前介尺度科學的國際前沿熱點。
開爾文方程描述了毛細管內彎曲的液氣界面引起的蒸氣壓變化，是固液界面潤濕領域三大經典理論之一。然而，當通道直徑縮小到水分子大小相當的尺寸時，由於實驗觀測難度大，開爾文方程里採用的彎月面曲率、接觸角等概念，難以被準確定義。如何在納米尺度下修正開爾文方程，一直是學界關心的問題。
原理
中英聯合研究團隊利用二維材料構築的納米通道器件開展實驗，巧妙地通過壁面變形來表征毛細凝聚現象，並對實驗結果和力學機理給出合理解釋。王奉超研究揭示了固液界面能的尺寸效應，發現在納米/亞納米尺度的毛細凝聚中，是固液界面的力學作用在扮演重要角色，而非人們普遍認為的液氣界面在起主導作用。據此，他們創立納米限域毛細凝聚新理論，修正了經典的開爾文方程，並將方程適用性拓展到亞納米尺度。
