《非平衡擾動驅動納米孔道中的水流動發電的機理研究》是依託浙江師範大學，由陸杭軍擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：非平衡擾動驅動納米孔道中的水流動發電的機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：陸杭軍
- 依託單位：浙江師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
可高效地利用環境中的非平衡漲落（擾動）發電的納米換能器是解決納米器件能量自供的關鍵，在生物醫學、軍事、無線通信、無線感測等領域有廣泛的套用前景。基於水分子在金屬性碳納米管中流動能夠產生電的基本原理有望設計並製備出這種具有較高效率、可控的利用環境中非平衡漲落髮電的換能器- - 納米水力發電機。實現這一目標要解決的關鍵問題是理解環境的非平衡漲落對受限在納米空間中由氫鍵網路相連的水分子的輸運行為的作用規律。本項目將採用分子動力學模擬、密度泛函和統計動力學理論對這一關鍵問題展開研究，包括受限空間中水分子協同作用以及外部電荷、碳納米管、環境中的水分子的非平衡擾動等對具有特殊非對稱空間結構的碳納米管中的水分子微觀輸運的影響。進一步研究以上因素對納米水力發電機工作效率的影響，並基於此研究結果，借鑑生物納米通道的結構，希望從理論（包括模擬）上設計出高效同時實驗上又比較容易實現的納米水力發電機。
結題摘要
我們通過分子動力學模擬，研究了碳納米管外水分子、碳納米管本身、外部電荷和修飾的化學組分的非平衡擾動對具有不同幾何結構（特別是具有空間非對稱性幾何結構）的碳納米管中水分子的輸運行為的影響。分析了擾動的方式與頻率對碳納米管中水流動的方向性與速度的影響。同時，利用統計理論與計算模擬結合研究了納米能量轉換器的工作的效率問題。研究碳納米管不同的空間幾何結構，電荷的不同分布形式，擾動的不同方式與頻率對基於碳納米管的能量轉換器的工作效率的影響。發表相關論文共13篇，有些已經被國內外同行引用，相關研究成果得到同行認可。在完成項目過程中，共培養了3位碩士生，另三位碩士生在讀，繼續做後續的研究課題。
