近来，我校工程科学学院近代力学系核算力学实验室与北京理工大学化学与化工学院王博教授研讨团队展开协作，在纳米限域传质研讨中获得了重要开展，研讨成果宣布在Nature Materials上。

　　限域传质首要研讨受限在纳米通道中的水、离子、气体等介质输运的动力学行为。限域传质的相关研讨在动力、环境、健康等范畴具有极端严峻使用布景，近年来得到了科学界、工程界和工业界的广泛重视。纳米标准下，界面效应占主导，受限液体具有不一样于微观标准的结构和输运特性，传统的连续介质力学模型不再适用，学术界现在仍缺少一致的知道和遍及认可的理论模型。我校核算力学实验室长时间致力于探求限域传质的微观力学机理。该团队在分子标准剖析了纳米通道中的蒸腾增强现象，从自由能视点解说了界面层蒸腾速率高的原因，并建立了蒸腾驱动纳通道液体活动的力学模型，研讨成果以“Evaporation-driven liquid flow through nanochannels”为题宣布在流体力学范畴世界闻名期刊Physics of Fluids上。

　　根据限域传质机制的别离膜及膜蒸馏在处理高浓度、高污染盐水和使用工业废热等低档次热以及太阳能、地热能方面具有巨大优势，是处理全球淡水危机的有效途径。但是，传统聚合物疏水膜通量低且存在膜污染和膜滋润等问题，严峻约束了膜蒸馏技能的进一步开展。

　　北京理工大学王博教授研讨团队以具有规整贯穿纳米孔道的二维共价有机结构（Covalent organic frameworks，COFs）薄膜为根底，经过引进竞争性可逆共价键合战略，制备了孔道巨细和孔内亲疏水环境随深度梯度改变的COFs薄膜，完成了超高通量膜蒸馏海水淡化，还可以坚持优异的稳定性。

　　我校核算力学实验室研讨团队之前提出的蒸腾驱动纳通道液体活动力学模型有效地解说了COFs薄膜超高通量的原因，其内涵机理首要是限域蒸腾增强效应以及缩短的蒸汽分散途径。理论模仿进一步研讨之后发现，孔内固液界面处液体层的蒸腾能垒低于液汽界面中心处的蒸腾能垒，导致水在纳米限域孔道中的蒸腾量添加，并且蒸腾速率表现出与尺度相关特性，即孔径越小，蒸腾速率越快。此外，经过竞争性可逆共价键合战略，孔道在潮湿性梯度效果下呈部分滋润状况，明显缩短了水蒸气的分散长度，降低了分散阻力。模仿研讨还发现，在水蒸气界面和盐溶液界面之间呈现了一个纯水层空隙，这避免了离子与孔壁或蒸腾界面的直接触摸，并且在限域环境中孔壁的外表电荷对盐浓度有抑制效果，有助于避免盐结晶，使得COFs膜具有优异才能的抗滋润性。

　　COFs膜具有高孔隙率、周期性的敞开孔道及可功用化等特色，为新一代膜蒸馏技能的开展带来了关键。该研讨使用COFs薄膜限域纳米孔道中水蒸腾的增强效应，完成了超高通量膜蒸馏海水淡化，推翻了对膜蒸馏膜资料需求大孔径孔道的传统认知，为开发下一代高性能膜蒸馏别离膜供给了理论支撑。

　　在以上研讨中，我校核算力学实验室研讨团队得到了中科院B类先导专项，国家自然科学基金和中科院青促会的赞助。