12月15日，記者從西南交通大學(xué)獲悉，12月10日出版的國際頂級學(xué)術(shù)期刊刊登了該校材料科學(xué)與工程學(xué)院博士研究生楊謙（現(xiàn)為西南交通大學(xué)博士后）的文章。英國曼徹斯特）是第一作者。 報(bào)道了納米約束毛細(xì)管凝聚的新理論，并修改了傳統(tǒng)的開爾文公式，以更好地描述亞納米尺度的毛細(xì)管凝聚現(xiàn)象，為毛細(xì)管凝聚的百年之謎提供了解決方案。 西南交通大學(xué)前沿科學(xué)與技術(shù)研究院院長、材料科學(xué)與工程學(xué)院材料先進(jìn)技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授周作萬為該文章的共同作者。
毛細(xì)管凝結(jié)是我們從課本上學(xué)到的一種自然現(xiàn)象。 它通常發(fā)生在接觸表面或多孔材料上。 它在我們的生活中無處不在，影響著許多重要的性能，包括摩擦、吸附、潤滑、腐蝕等。它還在微機(jī)械技術(shù)、醫(yī)藥、食品加工和許多其他工業(yè)技術(shù)過程中發(fā)揮著重要作用。 就連孩子們在海邊玩的沙堡也離不開毛細(xì)管凝結(jié)。 毛細(xì)管凝結(jié)現(xiàn)象通常用開爾文方程來科學(xué)地描述，該方程在150多年前提出，可以很好地解釋大于10納米（僅為人類頭發(fā)絲寬度的千分之一）的通道中的毛細(xì)管凝結(jié)現(xiàn)象。 然而，如果在環(huán)境濕度條件下（通常相對濕度為 30-50%）發(fā)生毛細(xì)管冷凝，則較小的（
經(jīng)過長時(shí)間的努力，來自曼徹斯特的研究人員使用了具有原子級光滑表面的二維云母和石墨晶體。 通過在兩層晶體之間堆疊具有一定原子層數(shù)的二維晶體，??他們獲得了原子級光滑的二維晶體。 表面的納米通道中，最小的通道只有1個(gè)原子層高，只能容納一層水分子。 這項(xiàng)工作證明，即使在最小的通道中，開爾文方程仍然適用。 這是一個(gè)非常出乎意料的結(jié)果開爾文，甚至與我們的認(rèn)知相反，因?yàn)樵谌绱诵〉木S度中，即使是水分子的結(jié)構(gòu)也是離散的層狀結(jié)構(gòu)。 “這讓我感到非常驚訝。我們預(yù)計(jì)傳統(tǒng)理論會(huì)失敗。”該文章的第一作者楊前博士說。 “但這個(gè)有百年歷史的方程式仍然成立。” 她提到開爾文方程有這么好的適用性同樣是偶然的。 在發(fā)生毛細(xì)管冷凝的納米通道中，通常會(huì)產(chǎn)生1000個(gè)大氣壓以上的負(fù)壓，超過深海底部的壓力。 如此巨大的壓力可以使通道發(fā)生埃（1埃=0.1納米）級別的尺寸調(diào)整，這可以使通道僅容納整數(shù)層的水分子。 正是由于這種微妙的調(diào)整，開爾文方程在這個(gè)尺度上具有廣泛的適用性。
“好的理論通常具有這樣的特點(diǎn)，即在應(yīng)用范圍之外仍然可以合理。”該文章通訊作者、諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者、該校名譽(yù)教授AK Geim博士說。 “開爾文勛爵是一位偉大的科學(xué)家，有很多重大發(fā)現(xiàn)，但即使是他看到這樣的結(jié)果也可能會(huì)感到驚訝。畢竟他最早的實(shí)驗(yàn)是基于毫米尺度的。但事實(shí)上，他也預(yù)言這會(huì)是不可能的。所以開爾文，我們的工作可以證明開爾文同時(shí)是正確的和錯(cuò)誤的。”
近年來，周作萬教授領(lǐng)銜的學(xué)院功能高分子材料研究團(tuán)隊(duì)瞄準(zhǔn)前沿科學(xué)和交叉領(lǐng)域，開展探索性研究，積極拓展國際合作渠道，鼓勵(lì)研究生特別是博士生、勇于創(chuàng)新、敢于突破、追求有為。 獨(dú)具特色的國際前沿學(xué)術(shù)創(chuàng)新路徑。 根據(jù)近期發(fā)布的“ESI高被引論文”統(tǒng)計(jì)，該研究團(tuán)隊(duì)共有9篇論文入選，位居校內(nèi)第一。 此外，研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)的載人航天艙抗菌材料已成功應(yīng)用于天宮等系列裝備的相關(guān)科學(xué)實(shí)驗(yàn)，支撐了我國載人航天器研制過程中的抗菌材料選擇和微生物防護(hù)技術(shù)體系。空間站。 相關(guān)成果榮獲2019年度四川省科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。