La dynamique du comportement des liquides lorsqu'ils sont confinés dans un espace de taille nanométrique, comme les nanocanaux, les nanotubes ou les nanopores, est essentielle pour comprendre une multitude de processus, notamment la lubrification, la filtration et même le stockage d'énergie.

Cependant, la dynamique des liquides à l'échelle nanométrique est différente du comportement en confinement à l'échelle macroscopique. L'une des principales différences créées par une réduction de tartre est le frottement et le cisaillement entre le liquide et son contenant solide. Et d'autres complications surviennent dans les systèmes avec un contact solide à solide avec des caractéristiques telles que l'usure, les micro-piqûres et les éraflures créées.

Un nouvel article publié dans The European Physical Journal E et rédigé par Shan Chen, du State Key Laboratory of Organic-Inorganic Composites de l'Université de technologie chimique de Pékin, en Chine, utilise des simulations de dynamique moléculaire pour examiner les liquides nano-confinés induits par la friction.

La simulation a été créée à l'aide du simulateur moléculaire massivement parallèle (LAMMPS) qui a facilité l'étude de la manière dont les propriétés d'un liquide confiné affectent de manière coopérative la force de frottement entre une colonne de liquide et le confinement des substrats solides. Les auteurs ont considéré trois types de flux différents et ont évalué comment ceux-ci changeaient avec la vitesse du fluide.

L'équipe a simulé des flux de liquide en forme de chaîne de Lennard-Jones (LJ) en cage dans un nanopore cylindrique solide avec des surfaces atomiquement lisses. Pour reproduire l'effet du contact solide/solide sur le frottement liquide/solide, les auteurs introduisent des géométries de modèles à travers des pistons.

L'un de ces pistons était placé sur le côté gauche du liquide confiné et fournissait une force motrice poussant la colonne de fluide, tandis que le piston du côté droit était librement mobile.

La simulation résultante révèle l'existence d'une variable précédemment non considérée — le colmatage moléculaire — sur le frottement liquide/solide. Cela se produit dans le liquide fortement confiné, disent les chercheurs, du contact solide à solide susmentionné.

Il en résulte un écoulement modifié partageant les caractéristiques de l'écoulement bouchon et de l'écoulement de Poiseuille — l'écoulement de liquide entre deux plaques parallèles infiniment longues — qui est différent à l'échelle nanométrique de l'écoulement de Poiseuille standard observé à l'échelle macroscopique. + Explorer plus loin

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