"千人计划"国家特聘专家陈掌星教授团队研究成果获重大突破
近日,中国石油大学(北京)“千人计划”国家特聘专家陈掌星教授研究团队在纳米尺度水传输研究中取得重大突破进展,该成果于2017年3月13日以“Wettabilityeffect on nanoconfined water flow”为题发表于国际顶级期刊PNAS杂志。
该研究成果由团队成员吴克柳副研究员,陈掌星教授,李相方教授,东晓虎讲师,李靖和徐金泽博士生合作完成。合作单位包括中国石油大学(北京)和加拿大卡尔加里大学(Universityof Calgary)。陈掌星教授为通讯作者,吴克柳副研究员为第一作者。
纳米孔水流动是海水淡化、生物医学、能源捕集、地质过程等领域的科学研究和工程应用的核心,然而其流动机理和模拟仍存在很多挑战。在该项研究中,陈掌星教授等人首先揭示了纳米孔水传输机理,基于有效滑脱长度的概念,首次提出了纳米孔水传输解析模型,并用该模型成功预测了单纳米孔水传输量。结果表明,纳米孔尺度和润湿性影响水传输机理和传输量;纳米孔水传输能力是体相水的10-1~107倍。该研究成果为纳米孔水传输量的准确预测提供了简单方便的工具,同时,还成功解决了室内实验和分子模拟中水传输能力研究结果一直以来存在相互矛盾的争议。
PNAS是《美国国家科学院院刊》(Proceedingsof the National Academy of Sciences of the United States ofAmerica)的缩写,是美国国家科学院的官方学术周刊,创建于1914年,是公认的世界四大名刊(Cell,Nature,Science,PNAS)之一。在SCI综合科学类排名第三位,在SCIE所有期刊中,特征因子位列世界第二。
详情见链接:
http://www.pnas.org/content/early/2017/03/08/1612608114.full.pdf?with-ds=yes
另外,陈掌星教授研究团队在纳米材料超临界甲烷存储研究中也取得了重大突破进展,该成果于2016年9月15日以“Methanestorage in nanoporous material at supercritical temperature over awide range of pressures”为题发表于Nature(自然)出版集团(NaturePublishing Group)旗下的著名学术期刊《ScientificReports》杂志。
该研究成果由团队成员吴克柳副研究员,陈掌星教授,李相方教授和东晓虎讲师合作完成。合作单位包括中国石油大学(北京)和加拿大卡尔加里大学。陈掌星教授为通讯作者,吴克柳副研究员为第一作者。
纳米材料具有尺寸小、比面大等特殊性质,因此,超临界甲烷在其中的存储行为异常复杂,显著区别于体相甲烷。近年来,页岩气大规模开发,富含纳米孔页岩中甲烷存储和以天然气为燃料的汽车甲烷存储等研究对页岩气经济高效的开发和利用具有重要的指导作用。在该项研究中,陈掌星教授等人在充分理解纳米孔甲烷存储机理的基础上,通过捕获甲烷存储的限域效应和表征甲烷分子之间和甲烷分子与纳米材料壁面间的作用力,首次提出了纳米材料中超临界甲烷状态方程,并运用该方程成功预测了纳米材料超临界甲烷的存储行为。该研究成果为页岩气储量评价和汽车天然气存储材料的优化设计提供了理论基础。
Scientific Reports是Nature出版集团旗下的国际著名综合性期刊,主要报道最新的物理、化学、生物、材料、能源、信息、医学等多个领域的研究展。
详情见链接:
http://www.nature.com/articles/srep33461
此外,陈掌星教授研究团队于2015年3月27日发表于化工综合性国际顶级期刊《美国化学工程会刊》(AIChEJournal)上的论文“Amodel for gas transport in microfractures of shale and tight gasreservoirs”,近日被评为该期刊2015年度高引用论文(Topcited AIChE Journal papers from 2015)。吴克柳副研究员为论文第一作者。
页岩气和致密砂岩气藏广泛发育微裂缝,其开度多在纳微米级,因此微裂缝气体传输机理异常复杂。在该项研究中,陈掌星教授等人基于滑脱流动和努森扩散,分别以分子之间碰撞频率和分子与壁面碰撞频率占总碰撞频率的比值作为滑脱流动和努森扩散的权重系数,耦合这两种传输机理,建立了微裂缝气体传输模型。结果表明,模型成功模拟了微裂缝中所有气体传输机理,包括连续流动,滑脱流动和过渡流动;微裂缝形状和尺度显著影响气体传输。该研究成果为页岩气和致密砂岩气的气体传输,数值模拟和生产预测奠定了理论基础。
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http://onlinelibrary.wiley.com/journal/10.1002/(ISSN)1547-5905/homepage/MostCited.html#cited15
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