纳孔中钾钠镁钙离子传递性质的分子动力学研究开题报告

 2021-08-14 18:17:39

1. 研究目的与意义(文献综述包含参考文献)

近年来,膜技术发展迅速,在电力、冶金、石油石化、医药、食品、市政工程、污水回用及海水淡化等领域得到较为广泛的应用,各类工程对膜技术及其装备的需求量更是增加。然而膜技术的快速发展却未能满足人类在效率、成本和功能上所期待的目标,尤其是在分离效率和能耗方面与生物离子通道相比是相差甚远。

细胞是通过细胞膜与外界隔离的,在细胞膜上有很多离子通道,细胞通过这些通道与外界进行离子交换。离子通道在许多细胞活动中都起关键作用,它是生物电活动的基础,在细胞内和细胞间信号传递中起着重要作用。生物孔道借助于其孔道壁面性质的作用对流体的传输体现出了高通量、高选择性和低能耗。纳米孔道内的界面性质影响了流体的微观结构,使得流体表现出与体相中不同的性质,如水在碳纳米管内极高的传递速率与碳管极度惰性的壁面有关[1]。当前大多数流体在膜孔道内的传递机理都是以经验为主,不能用于高效膜材料的设计。分子模拟手段可以从分子层面考察流体的传递行为,以碳纳米管为膜孔道模型,分析流体与界面的相互作用,与生物通道内流体的传递行为相比较,抽提流体在界面性质影响下的膜孔道内的传递机制,指导新型高性能膜材料的设计[2]。

研究者以面向应用过程进行膜材料结构设计为目标,将膜的结构参数(膜孔径分布、孔隙率和膜厚度)引入到膜的瞬间渗透通量计算模型中,为多孔膜材料的结构设计提供了新的方法。

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2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

本课题研究的问题

笔者通过大量文献的阅读,对不同管径的纳米管,在不同电场的作用下离子水化的所受的影响进行研究并解决以下问题,即

(l)纳米管中离子水化层内的水分子个数是否会受到不同电场强度的影响?

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