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(jí)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(zhǎng)、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(rùn)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?cè)诤＿呁娴纳潮ひ搽x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(duì)濕度為 30-50%）發(fā)生毛細(xì)管冷凝，則較小的（
經(jīng)過長(zhǎng)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(jí)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(jí)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(jí)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)。
