A dinâmica de como os líquidos se comportam quando confinados em um espaço de tamanho nanométrico, como nanocanais, nanotubos ou nanoporos, é fundamental para entender uma variedade de processos, incluindo lubrificação, filtragem e até armazenamento de energia.
A dinâmica de líquidos em nanoescalas é diferente do comportamento em confinamento em macroescalas, no entanto. Uma das principais diferenças que uma redução na escala cria é o atrito e cisalhamento entre o líquido e seu recipiente sólido. E outras complicações surgem em sistemas com contato sólido-sólido com características como desgaste, micro-pitting e scuffing criados.

Um novo artigo publicado no The European Physical Journal E e de autoria de Shan Chen, do State Key Laboratory of Organic-Inorganic Composites da Beijing University of Chemical Technology, China, usa simulações de dinâmica molecular para observar os líquidos nanoconfinados induzidos por fricção.

A simulação foi criada usando o Molecular Massively Parallel Simulator (LAMMPS) que facilitou a investigação de como as propriedades de um líquido confinado afetam cooperativamente a força de atrito entre uma coluna líquida e substratos sólidos confinantes. Os autores consideraram três tipos de fluxo diferentes e avaliaram como eles mudavam com a velocidade do fluido.

A equipe simulou fluxos de líquido semelhante a uma cadeia de Lennard-Jones (LJ) envolto em um nanoporo cilíndrico sólido com superfícies atomicamente lisas. Para replicar o efeito do contato sólido/sólido no atrito líquido/sólido, os autores introduzem geometrias de modelo através de pistões.

Um desses pistões foi colocado no lado esquerdo do líquido confinado e forneceu uma força motriz para empurrar a coluna de fluido, enquanto o pistão do lado direito se movia livremente.

A simulação resultante revela a existência de uma variável anteriormente não considerada — obstrução molecular — no atrito líquido/sólido. Isso surge no líquido fortemente confinado, dizem os pesquisadores, do já mencionado contato sólido para sólido.

Isso resulta em características de compartilhamento de fluxo modificadas de plugue e fluxo de Poiseuille - o fluxo de líquido entre duas placas paralelas infinitamente longas - que é diferente em nanoescala do que o fluxo de Poiseuille padrão observado em macroescala. + Explorar mais

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