剛有新的專案出現了, 衝牌部隊請注意
專案狀態和成果:
“清水計算”Web 網站頁面中提供了有關該專案的資訊,另外,參與該專案的科學家也在該網站提供了資訊。如果您對該專案有意見或疑問,請訪問“清水計算”論壇。
任務
“清水計算”任務是在分子級別更深入地從根源上研究如何使水流過新型過濾材料。通過該專案所獲得的深入洞察力將指導進一步開發更高效、成本更低的水過濾設施。
意義
缺乏清潔的水是發展中國家的許多地區所面臨的主要人道主義難題。估計有大約 12 億人缺乏安全的飲用水,並且 26 億人缺乏或根本沒有衛生設施。每年有數百萬人 - 估計每天有約 3900 名兒童 - 因不衛生的水而導致的疾病(尤其是痢疾)而死亡。
目前已存在過濾髒水的技術,但成本通常非常高。海水淡化可提供豐富的引用水,但同樣也受困于過濾成本。因此,高效的水過濾新方法是迫切的研究主題。新的水過濾方法是將碳納米管堆積成陣列,從而強制水通過納米管。
方法
通常,碳納米管的孔徑極其微小,通常只有某些水分子能夠穿過,並且需要非常大的壓 力,因此,需要昂貴的設備來過濾有用的水量。然而,在 2005 年,實驗證明此類碳納米管陣列實現的水流速度大幅超過期望值。這一意外結果激發了許多科學家的熱情,使他們投入大量精力來研究推動碳納米管水流的底層過 程。
該項目使用大規模的分子動力學計算 - 模擬個別水分子通過碳納米管的運動 - 以便更深入地瞭解碳納米管中的水流機制。例如,已經形成了一個推論 - 水分子與碳納米管的直接接觸的行為是否像冰一樣。這種行為可以減少水的其餘部分的摩擦力,從而提高流速。逼真的電腦類比是驗證此類假定的一種方法。
最終,科學家們希望使用從模擬獲得的深入洞察來優化底層過程,從而大幅加快水通過碳納米管和其他納米多孔材料的速度。此優化過程將能夠使水流更順暢,同時過濾掉污染物。模擬可能還會揭示在哪些條件下此類過濾裝置能夠最有效地説明淡化過程。