| 摘要 | 第6-8页 |
| ABSTRACT | 第8-10页 |
| 第一章 绪论 | 第15-37页 |
| 1.1 课题背景及意义 | 第15-18页 |
| 1.2 国内外研究现状及发展动态综述 | 第18-34页 |
| 1.2.1 纳米通道的高通量选择性输运特性 | 第18-23页 |
| 1.2.2 流体在纳米通道内的结构及动力学特性 | 第23-27页 |
| 1.2.3 纳米通道内流体传输的驱动方式 | 第27-34页 |
| 1.3 本文的主要研究内容 | 第34-37页 |
| 第二章 分子动力学模拟基本原理与方法 | 第37-61页 |
| 2.1 分子力场 | 第37-41页 |
| 2.1.1 分子力场基本形式 | 第37-39页 |
| 2.1.2 水分子力场 | 第39-41页 |
| 2.2 分子相互作用求解方法 | 第41-49页 |
| 2.2.1 分子运动方程数值解法 | 第41-42页 |
| 2.2.2 短程作用势求解 | 第42-43页 |
| 2.2.3 长程静电相互作用求解方法 | 第43-46页 |
| 2.2.4 水分子化学键和键角的处理方法 | 第46-48页 |
| 2.2.5 约束分子动力学 | 第48-49页 |
| 2.3 分子动力学模拟实现方法 | 第49-56页 |
| 2.3.1 分子动力学模拟前期处理 | 第49-50页 |
| 2.3.2 边界条件和积分步长的确定 | 第50-52页 |
| 2.3.3 热物理性质统计 | 第52-53页 |
| 2.3.4 模拟体系温度控制 | 第53-55页 |
| 2.3.5 模拟体系压力控制 | 第55-56页 |
| 2.4 分子轨迹的统计分析方法及原理 | 第56-60页 |
| 2.4.1 径向分布函数 | 第56-57页 |
| 2.4.2 均方位移 | 第57-58页 |
| 2.4.3 自扩散系数 | 第58-60页 |
| 2.5 本章小结 | 第60-61页 |
| 第三章 水通过纳米通道的渗透和扩散传输特性 | 第61-82页 |
| 3.1 纳米通道渗透和扩散传输 | 第61-69页 |
| 3.1.1 分子模型的建立及模拟方法 | 第61-63页 |
| 3.1.2 孔隙密度对渗透和扩散传输特性的影响 | 第63-65页 |
| 3.1.3 孔隙密度对渗透和扩散传输的影响机制 | 第65-69页 |
| 3.2 渗透流速与离子半径和孔隙密度之间的关系 | 第69-73页 |
| 3.2.1 离子半径的确定 | 第69-70页 |
| 3.2.2 离子半径和孔隙密度对渗透流速影响的定量描述 | 第70-73页 |
| 3.3 纳米通道渗透和扩散传输的理论描述 | 第73-79页 |
| 3.3.1 连续性时间随机行走模型 | 第73-76页 |
| 3.3.2 集体扩散模型 | 第76-78页 |
| 3.3.3 溶液浓度和通道长度的影响 | 第78-79页 |
| 3.4 纳米通道选择性输运的选择机制 | 第79-81页 |
| 3.5 本章小结 | 第81-82页 |
| 第四章 纳米通道内水的结构特征及其对传输特性的影响 | 第82-112页 |
| 4.1 纳米通道内水的结构对传输特性的影响 | 第82-97页 |
| 4.1.1 分子模型的建立及模拟方法 | 第82-84页 |
| 4.1.2 水通过不同尺寸纳米管的传输特性 | 第84-85页 |
| 4.1.3 水的结构变化及其对传输特性的影响 | 第85-93页 |
| 4.1.4 水通过纳米管的传输特性的影响因素 | 第93-97页 |
| 4.2 纳米通道内水的结构特征及物理机制 | 第97-103页 |
| 4.2.1 纳米管内水的有序结构及转变温度 | 第97-101页 |
| 4.2.2 纳米管内水有序结构产生的物理机制 | 第101-103页 |
| 4.3 温度调控水与质子的高通量选择性输运 | 第103-108页 |
| 4.3.1 水的结构变化对压力驱动传输行为的影响 | 第103-105页 |
| 4.3.2 纳米管内水的氢键网络与质子输运 | 第105-106页 |
| 4.3.3 纳米管内水结构变化的温度瞬态响应 | 第106-108页 |
| 4.4 纳米通道内水的结构对自扩散传输特性的影响 | 第108-110页 |
| 4.4.1 分子模型的建立及模拟方法 | 第108-109页 |
| 4.4.2 水在纳米管内的自扩散传输特性 | 第109-110页 |
| 4.5 本章小结 | 第110-112页 |
| 第五章 基于不对称热涨落的纳米通道热分子泵效应 | 第112-134页 |
| 5.1 温差作用下水通过纳米通道传输与热分子泵效应 | 第112-122页 |
| 5.1.1 分子模型的建立及模拟方法 | 第112-115页 |
| 5.1.2 温差作用下水通过纳米管的传输特性 | 第115-118页 |
| 5.1.3 纳米管长度对热分子泵驱动传输特性的影响 | 第118-119页 |
| 5.1.4 热分子泵与其它驱动方式的性能对比 | 第119-122页 |
| 5.2 热分子泵效应的物理机制 | 第122-127页 |
| 5.2.1 热分子泵传输过程中流体受力特征 | 第122-124页 |
| 5.2.2 热分子泵传输过程的分子机制 | 第124-127页 |
| 5.3 热分子泵驱动反渗透海水淡化 | 第127-133页 |
| 5.3.1 分子模型的建立及模拟方法 | 第128-129页 |
| 5.3.2 热分子泵驱动水的反渗透传输特性 | 第129-132页 |
| 5.3.3 热分子泵驱动过程中纳米多孔膜的受力特征 | 第132-133页 |
| 5.4 本章小结 | 第133-134页 |
| 第六章 总结与展望 | 第134-139页 |
| 6.1 全文总结 | 第134-137页 |
| 6.1.1 水通过纳米通道的渗透和扩散传输特性 | 第135页 |
| 6.1.2 纳米通道内水的结构特征及其对传输特性的影响 | 第135-136页 |
| 6.1.3 基于不对称热涨落的纳米通道热分子泵效应 | 第136-137页 |
| 6.2 研究创新点 | 第137-138页 |
| 6.3 研究展望 | 第138-139页 |
| 参考文献 | 第139-157页 |
| 致谢 | 第157-159页 |
| 攻读博士学位期间的学术成果 | 第159页 |
