最新研究表明，石墨烯涂层能够控制不同表面的水蒸发过程

这项研究由中国科学院和量子物质合作创新中心(北京)的一个团队进行，研究了水分子与各种石墨烯表面的相互作用。

该研究的第一作者、中国科学院的黄永锋博士说:“水滴蒸发是一种普遍存在的复杂现象，在自然界和工业中都起着举足轻重的作用。了解其在原子尺度上的机理，合理地控制蒸发速率，对于传热和体温控制等应用具有重要意义。然而，这仍然是一个重大挑战。

该小组的实验表明，石墨烯涂层可以通过抑制亲水表面的蒸发速率来控制水的蒸发，并加速疏水分子的蒸发。

黄博士说:“更重要的是，我们发现石墨烯在蒸发时是透明的。”当亲水性表面涂上石墨烯时，由于润湿角度的调整，水滴的接触线急剧缩短或拉长。这就导致了蒸发率的变化。

研究人员想要了解石墨烯介导的蒸发中的“透明度”，并揭示其在原子尺度上的底层结构。为了做到这一点，他们在有或没有石墨烯涂层的表面上对水滴蒸发进行了分子动力学模拟。

第一次，他们确定了亚层诱导蒸发事件的原子尺度机制。他们发现水分子在蒸发之前形成接触线的前体状态。

黄博士解释说:“进一步的分析表明，蒸发转变态的水密度在接触线上是最大的，然后在离开基体时呈指数级下降。接触线上的单水解吸主导了液滴蒸发过程。由于石墨烯不会改变单个水分子的结合能，因此它对每条接触线的蒸发作用可以忽略不计。

“我们的结果是石墨烯介导的蒸发的一个重要发现，也为合理控制蒸发过程指明了新途径，在传热、印刷及相关领域的实际应用提供了依据。”

英国华威大学的James Sprittles教授对这项研究进行了评估。他说:“通过结合分子动力学模拟的实验，黄博士和他的同事们对控制水滴在与技术相关的石墨烯涂层底物上蒸发的分子机制提供了有趣的见解。”

“他们的研究表明，润湿性是蒸发速率变化的唯一原因，同时也为未来的研究打开了几个有趣的话题，比如分子效应(前体纳米薄膜和热波动)如何被纳入宏观模型中。”