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(Noticias de Nanowerk) La dinámica de cómo se comportan los líquidos cuando están confinados en un espacio a nanoescala, como nanocanales, nanotubos o nanoporos, es clave para comprender una gran cantidad de procesos que incluyen la lubricación, la filtración e incluso el almacenamiento de energía.
Sin embargo, la dinámica de los líquidos a nanoescala difiere del comportamiento de confinamiento a macroescala. Una de las principales diferencias introducidas por la reducción de depósitos es la fricción y el cizallamiento entre el líquido y su contenedor sólido. Y surgen otras complicaciones en los sistemas de contacto sólido, creando características tales como desgaste, micropicaduras y abrasión.
Un nuevo artículo publicado en EPJ E («Maximizing Friction by Liquid Flow Clogging in Confinement»), escrito por Shan Chen del State Key Laboratory of Organic-Inorganic Composites en la Universidad de Tecnología Química de Beijing, China, utiliza simulaciones de dinámica molecular para estudiar los fluidos nanoconfinados inducidos por la fricción .
La simulación se creó utilizando el Simulador Molecular Massively Parallel (LAMMPS), que facilitó el estudio de cómo las propiedades de un líquido atrapado afectan cooperativamente la fuerza de fricción entre una columna de líquido y los sustratos sólidos que la encierran. Los autores observaron tres tipos de flujo diferentes y evaluaron cómo cambiaban con la velocidad del fluido.
El equipo simuló los flujos de un líquido tipo cadena de Lennard-Jones (LJ) confinado en un nanoporo cilíndrico sólido con superficies atómicamente lisas. Para replicar el efecto del contacto sólido/sólido en la fricción líquido/sólido, los autores introducen geometrías modelo a través de pistones.
Uno de estos pistones se colocó en el lado izquierdo del líquido atrapado y proporcionó una fuerza impulsora que empujaba hacia abajo la columna de líquido mientras que el pistón de la derecha podía moverse libremente.
La simulación resultante revela la existencia de una variable previamente desconocida, la obstrucción molecular, en la fricción líquido-sólido. Según los investigadores, esto se crea en el líquido fuertemente encerrado por el contacto de sólido a sólido mencionado anteriormente.
Esto conduce a características modificadas de flujo compartido del flujo de tapón y de Poiseuille, el flujo de fluido entre dos placas paralelas infinitamente largas, que difiere en la nanoescala del flujo de Poiseuille estándar observado en la macroescala.
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