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1、石墨烯/氧化石墨烯纳米流体快速蒸发过程的分子模拟研究摘要本文采用分子动力学模拟方法对比研究了石墨烯/氧化石墨烯纳米流体的快速蒸发过程，发现相同升温速率下，氧化石墨烯的蒸发速率低于石墨烯纳米流体的蒸发速率。其主要原因是氧化石墨烯表面羟基作用，降低水分子与石墨烯表面碳原子吸附，使得蒸发过程出现Leidenfrost现象。同时粒子径向分布函数显示，氧化石墨烯纳米流体中，水分子更密集，团聚能力更强。水分子有序参数表明蒸发过程中水分子的运动过程，是从流体两侧开始蒸发，然后逐渐充满整个模拟盒。基金项目：国家自然科学基金（No.
2、51506013,11332013,11272364）；重庆市基础科学与前沿技术研究专项基金（No.cstc2015jcyjA50008）关键词石墨烯；纳米流体；蒸发；分子动力学Rapidevaporationofgraphene/graphene-oxidenanofluids:amoleculardynamicssimulationQibinLI1*,YitianXIAO2,ChaoLIU2,QizhongTANG1,HaoZHANG2,ShukunWANG2,YuCAO21.ChongqingKeyLabor
3、atoryofHeterogeneousMaterialMechanics,CollegeofAerospaceEngineering,ChongqingUniversity,Chongqing,P.R.China,400044;2.KeyLaboratoryofLow-gradeEnergyUtilizationTechnology&System,MinistryofEducation,CollegeofPowerEngineer,ChongqingUniversity,Chongqing,P.R.China,4
4、00044;AbstractTherapidevaporationprocessofgraphene/graphene-oxidenanofluidsareinvestigatedbymoleculardynamicssimulations.Theresultsshowthatgraphene-oxidenanofluidshasalowerevaporationratethanthatofgraphenenanofluids.Thehydroxyonthesurfaceofgraphene-oxideweakth
5、eattractionbetweenwatermoleculesandcarbonatomsofgraphene.Thus,theLeidenfrostphenomenonisobservedintheevaporationofgraphene-oxidenanofluids.Theradialdistributionfunctionofoxygenatomsindicatethatthewatermoleculesingraphene-oxidenanofluidsaredenserandmorereunitin
6、g.TheF3orderparameterdescribestheevaporationstartsatthetwosidesofthenanofluidthinfilms.Andfillthesimulationboxatlast.KeywordsGraphene;nanofluid;evaporation;moleculardynamicssimulation0前言随着能源危机和环境问题日趋突出，提高能源利用效率是解决这些问题的有效途径之一。利用纳米流体改善工质的热物理性能，是一种提高能源利用的有效途径[1]。
7、将纳米尺度的固体颗粒分散到水、醇、油等传统工质中，制备成均匀、稳定的纳米流体，可以有效提高工质的传热性能。国内外众多研究者通过实验测量和数值模拟手段在纳米流体的制备、热物性测量、应用以及导热强化机理等多方面取得了大量的研究成果。其中我国科学家宣益民教授在揭示纳米流体能量传递机理方面做出了杰出贡献[2]。作为新型的传热工质，纳米流体在能源、化工、汽车、建筑、航空航天等领域具有巨大的应用前景。此外，纳米流体独特的储能机制也为科学家们所开发。石墨烯、碳纳米管、沸石和金属有机骨架材料等都是常见的纳米多孔材料，在工业上已经实
8、现低成本、大批量生产。将纳米尺度的多孔颗粒均匀分散到流体中，制备形成多孔材料纳米流体。与常规材料相比，纳米多孔材料具有非常大的比表面积（102-103m2/g）。由于流体与固体相互作用存在表面能，利用流体在纳米多孔材料中的巨大流固界面作用，可实现能量的储集和输出。美国哥伦比亚大学XiChen教授及其合作者对碳纳米管纳米流体在热、力、电耦合场作用下的能量吸收进
