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Why are carbon nanotubes fast transporters of water?

机译：为什么碳纳米管可以快速输送水？

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Extraordinarily fast transport of water in carbon nanotubes (CNTs) in recent experiments has been generally attributed to the smoothness of the CNT surface. Using molecular dynamics simulations we investigate water flow in (16,16) CNTs and show that the enhanced flow rates over Hagen-Poiseuille flow arise from a velocity "jump" in a depletion region at the water nanotube interface and that the water orientations and hydrogen bonding at the interface significantly affect the flow rates. For nanotube with the same smooth wall structure but with more hydrophilic Lennard-Jones (LJ) parameters of silicon, the enhancement is greatly reduced because it does not have "free" OH bonds pointing to the wall as in CNTs that would reduce the number of hydrogen bonds in the depletion layer. Roughness in the tube walls causes strong hydrogen-bonding network and no significant flow enhancement is attained in rough tubes.
机译：在最近的实验中，水在碳纳米管（CNTs）中的快速传输通常归因于CNT表面的光滑度。使用分子动力学模拟，我们研究了（16,16）CNT中的水流，结果表明，在哈根-泊瓦依流上的流速提高是由于在水纳米管界面的耗尽区中的速度“跳跃”引起的，并且水的方向和氢界面处的键合会显着影响流速。对于具有相同光滑壁结构但具有更亲水的硅Lennard-Jones（LJ）参数的纳米管，增强效果会大大降低，因为它没有指向CNT的指向壁的“自由” OH键，从而减少了碳纳米管的数量耗尽层中的氢键。管壁的粗糙度会导致牢固的氢键网络，并且在粗管中无法实现明显的流量增强。

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