På nanoskalan påverkas vätskors viskositet avsevärt av inneslutningen av vätskan i nanokanaler eller nanoporer. Denna inneslutning leder till flera faktorer som bidrar till ökad friktion:
1. Ökad yta: Nanokanaler eller nanoporer har ett stort förhållande mellan ytarea och volym jämfört med system i större skala. När vätskan strömmar genom dessa begränsade utrymmen interagerar vätskans molekyler oftare med ytatomerna eller molekylerna, vilket leder till ökad friktion.
2. Ytans grovhet: Ytorna på nanokanaler eller nanoporer är ofta inte helt släta, och förekomsten av grovhet eller ojämnheter kan ytterligare öka friktionen. När vätskan strömmar möter den dessa ytojämnheter, vilket kan göra att molekylerna kolliderar och upplever motstånd, vilket leder till ökad friktion.
3. Intermolekylära krafter: På nanoskalan blir intermolekylära krafter mer uttalade på grund av molekylernas närhet. Dessa krafter, såsom van der Waals-krafter och elektrostatiska interaktioner, kan attrahera eller stöta bort vätskans molekyler till ytan av nanokanalen eller nanoporen. Denna interaktion kan hindra vätskans flöde och bidra till ökad friktion.
4. Flytande lager: I nanokanaler kan vätskemolekylerna nära ytan ordna sig i distinkta lager på grund av den starka interaktionen med ytan. Dessa skikt kan uppvisa olika flödesegenskaper jämfört med bulkvätskan, vilket leder till ytterligare friktion.
5. Lösningseffekter: När en vätska strömmar genom nanokanaler eller nanoporer kan lösningsmedelsmolekylerna interagera med ytatomerna eller molekylerna och bilda ett solvatiseringsskikt. Egenskaperna hos detta solvatiseringslager kan påverka vätskans flödesbeteende, vilket potentiellt ökar friktionen.
Som ett resultat av dessa faktorer kan friktionen som upplevs av vätskor som strömmar på nanoskala vara betydligt högre jämfört med större system. Denna ökade friktion kan påverka olika applikationer, inklusive mikrofluidik, nanofluidik och smörjning i nanoskala, och det kräver noggrant övervägande och ingenjörsstrategier för att mildra dess effekter.
