中科院理化所江雷院士&张锡奇副研究员Adv. Mater.综述： 纳米通道浸润性与应用

(a) 生物K⁺通道每次通过两个K⁺离子，中间含一个水分子；

(b) 生物水通道以有序分子链方式输运水分子；

(c) 仿生人工K⁺纳米通道在圆柱的临界区域具有巨大的整流特性，表明人工纳米通道体系也具有量子限域超流特性。

(a) 亲水纳米通道中水流动示意图；

(b) 疏水纳米通道中水流动示意图；

(c) 不同纳米通道直径的水流速增加系数与接触角关系；

(d) 用于纳米通道中不对称水浸润性的模拟单壁CNT示意图；

(e) 通过CNT水流表明疏水侧上的水密度增加。

(a) CNT内有序氢键水分子链结构；

(b) 碳纳米管通道内的水分子数与时间关系，每根碳管每纳秒占据5个水分子；

(c) 直径为8.6埃的碳管中水的横截面图；直径为3.1埃和18.1埃的碳管中水分子分布，在小直径碳管中水分子以单链方式排列，在大直径碳管中水分子无序排列；

(d) 随着CNT直径增加水流量的变化。

碳纳米管通道中水在不同蒸汽压下的弯月面ESEM照片：

(a) 5.5托；

(b) 5.8托；

(c) 6.0托；

(d) 5.8托；

(e) 5.7托，水接触角为5-20度，表明碳管内部为亲水性；

(f) 封口碳管中水在一定蒸气压下的液面形状；

(g) TEM图像显示内径为2.9 nm空心CVD CNT；

(h) 加热后限域在CNT中的水没有光滑的水-气界面。

(a) 通过温度调控CNT中亲疏水转变示意图；

(b) CNT中水在电子束加热下的状态：初始亲水状态；

(c, d) CNT中水在电子束加热下的状态：水膨胀到疏水状态，同时气体在高压下溶解到液体中；

(e) CNT中水在电子束加热下的状态：轴线方向水被拉长；

(f) CNT中水在电子束加热下的状态：水滴破裂并形成薄膜。

(a) 通过温度调控一维纳米通道中亲疏水转变示意图；

(b) PET纳米通道通过表面电荷密度智能调控水开关侧视图；

(c) 上图：导电（亲水）和非导电（疏水）状态的示意图；下图：水蒸发和冷凝机制；

(d) 直径小于10 nm 的PET纳米通道SEM图像；

(e) 当pH=7，带负电荷的纳米通道可通过电压调控疏水和亲水状态的转变。

(a) 嵌入玻璃通道（顶部）和随后密封（底部）的CNT的SEM图像；

(b) 用于对来自纳米管的Landau-Squire流进行成像的流体容器的示意图；

(c) 左图：从玻璃通道入口突出的CNT的示意图；右图：Landau-Squire中示踪粒子的轨迹在外部容器中流动；

(d) 单个BNNT和CNT的水渗透速度与纳米管半径的关系；

(e) 单个BNNT和CNT的水滑移长度与纳米管半径的关系。

(a) 熔融铅在CNT表面形成球状液滴，表明液体铅不浸润CNT；

(b) 熔融硒在CNT表面被吸收，表明液体硒浸润CNT；

(c) Zisman图：接触角的余弦与液体表面张力关系。

(a) 通过熔融浸润限域策略在一维纳米通道中制备纳米材料示意图；

(b) CNT通道限域制备Ag纳米线的TEM图像；

(c) 通过AAO模板制备PS纳米棒的SEM图像；

(d) 通过AAO模板制备PVdF-TrFE纳米线的SEM图像。

(a) 通过液体浸润限域策略在一维纳米通道中制备纳米材料示意图；

(b) CNT填充UO₂的TEM图像；

(c) CNT填充Rh基纳米颗粒的TEM图像；

(d) 在CNT通道内的Fe_3-xO₄纳米颗粒的TEM图像；

(e) CNT填充[bmim] [PF₆]离子液体的TEM图像；

(f) 聚吡咯纳米管的TEM图像；

(g) Au纳米管阵列的TEM图像；

(h) 在AAO纳米通道内的Au纳米纤维的TEM图像；

(i) PVDF纳米线的SEM图像。

(a) 两个石墨烯层间限域水的侧视图；

(b) 两个石墨烯层间纳米通道中限域水的剪切粘度与距离h的关系，当h减小时，剪切粘度不仅迅速增强，而且表现出明显的振荡；

(c) 限域在双壁石墨烯的两个碳壁中的Cu液滴的示意图；

(d) 非接触状态下接触角与限域高度的关系。

(a) 锂离子电池电解液注入过程中云母-石墨烯（蓝色），云母-金（红色）和云母 –云母（绿色）二维纳米通道的浸润行为；

(b) 云母-石墨烯表面之间迅速形成1.3纳米厚的界面液膜，证明电解质快速浸润石墨烯表面。

(a) 从Cu箔上剥离1mm厚GO膜的照片；

(b) GO膜横截面的SEM图像；

(c) GO膜用于水和其他分子的物质传输。

(a) Li电池中Li-金属阳极的充电和放电过程的示意图；

(b) 多层rGO膜的SEM图像；

(c) 多层Li-rGO复合膜的SEM图像。

(a) CNT限域离子液体（EMI-TFSI）结构的示意图；

(b) EMI-TFSI在0.7nm孔（红色），在1nm孔（蓝色），体相EMI-TFSI液体（黑色）和EMI-TFSI晶体（绿色）的X射线散射图；

(c) 通过蒙特卡罗模拟得到的的降低散射函数（RSF）： 体相EMI-TFSI（黑色），分子间结构TFSI-EMI（蓝色），EMI-EMI（绿色），TFSI-TFSI（红色）和分子内结构（紫色）。

(a) 使用AFM进行粘性力测量的实验装置的示意图；

(b) 无滑移边界的流体速度模型；

(c) 在0.3和0.7 nm限域距离下剪切粘性力与水接触角的关系。

(a) 在多孔AAO纳米通道上制备的自支撑DLC膜的示意图；

(b) AAO支撑的80 nm厚纳米牺牲层上覆盖35 nm厚DLC膜横截面SEM图像；

(c) DLC膜的有机溶剂通量与粘度显示出反比例关系。

(a) 介孔通道中限域金属纳米晶的可控生长存在的挑战；

(b) 软封装固-液-溶液界面反应方法；

通过改变还原时间获得Au纳米结构/二氧化硅复合物的TEM图像：

(c) 0 min；

(d) 2 min；

(e) 8 min；

(f) 15 min；

(g) 2 h；

(h) 6 h。

(a) 一维CNT纳米通道中纳米限域催化的示意图和填充有催化纳米颗粒的CNT的TEM图像；

(b) 含有Al₂O₃纳米管内管的一维TiO₂纳米管中的限域催化示意图和在Al₂O₃纳米管内管和TiO₂纳米管外管之间填充催化纳米颗粒TEM图像；

(c) 介孔二氧化硅纳米通道中乙烯聚合的示意图和所制备聚乙烯纳米纤维的SEM图像；

(d) 介孔二氧化硅纳米通道中纳米限域催化的示意图和填充有催化纳米颗粒的SBA-15的TEM图像；

(e) 限域在二维rGO纳米通道中纳米限域溶剂热合成VO₆骨架的示意图和rGO中VO₆的TEM图像；

(f) 三维NaY分子筛纳米通道中纳米限域光环加成的示意图和NaY分子筛的TEM图像。