纳米颗粒在液体中的反向热泳机理研究

【作者】 刘旺旺； 王军； 夏国栋；

【机构】 北京工业大学能源与动力工程学院强化传热与过程节能教育部重点实验室暨传热与能源利用北京市重点实验室；

【摘要】 悬浮于温度不均匀流体中的颗粒会受到一个沿温度梯度相反方向的力,即热泳力。颗粒在热泳力下的运动称之为热泳。液体中颗粒的热泳特性研究在多个领域都具有重要意义,如微流控、纳米流体、基因操作等。通常情况下热泳力由高温端指向低温端,但在某些特殊情况下热泳力的方向会指向高温端,称之为反向热泳。然而,液体的复杂性导致纳米颗粒的反向热泳机理尚不明确。本文基于非平衡态分子动力学方法研究了纳米颗粒在液体中的热泳特性,得到了固液结合强度对液体中纳米颗粒热泳特性的影响规律,并基于颗粒表面的平均力势分布,分析其反向热泳机理。研究表明,热泳力随着固液结合强度的降低而降低,且在固液结合强度较弱时会出现反向热泳现象。在弱结合强度下,固液界面处具有较高的平均自由能势垒,界面处液体分子与颗粒之间的排斥作用较强。因此,颗粒会向低密度区域(高温端)移动,从而产生了反向热泳。更多还原