[发明专利]一种纳米尺度的单向阀结构及其功能的模拟验证方法

权利要求书

1.一种纳米尺度的单向阀结构，其特征在于：包含两片均具有弯曲部的石墨烯层，两片石墨烯层的弯曲部向同一侧弯曲并紧密贴合形成纳米狭缝。

2.根据权利要求1所述的一种纳米尺度的单向阀结构，其特征在于：以通过所述纳米狭缝的流体的流向为前，以两片石墨烯层所处的方位分别为上方和下方，位于上方的石墨烯层为第一石墨烯层，位于下方的石墨烯层为第二石墨烯层，第一石墨烯层的上部为固定部，第一石墨烯层的下部为弯曲部，第二石墨烯层的下部为固定部，第二石墨烯层的上部为弯曲部，第一石墨烯层的弯曲部和第二石墨烯层的弯曲部均向前侧弯曲。

3.根据权利要求2所述的一种纳米尺度的单向阀结构，其特征在于：第一石墨烯层和第二石墨烯层均由一条母线沿左右方向水平延伸形成。

4.根据权利要求2所述的一种纳米尺度的单向阀结构，其特征在于：所述的第一石墨烯层的固定部和第二石墨烯层的固定部均大致沿上下方向延伸。

5.根据权利要求1所述的一种纳米尺度的单向阀结构，其特征在于：所述的第一石墨烯层的弯曲部的末端和第二石墨烯层的弯曲部的末端均具有大致沿水平方向延伸的贴合部，第一石墨烯层的贴合部和第二石墨烯层的贴合部部分重叠贴合或完全重叠贴合，形成纳米狭缝，作为流体溶液穿过单向阀的通道和开关。

6.一种纳米尺度单向阀功能的模拟验证方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、利用Materials Studio软件构建全原子单向阀模型，并在单向阀两侧添加流体溶液分子和活塞结构，获得初始模型；

S2、对初始模型进行平衡动力学模拟，获得平衡模型；

S3、模拟实际工况，在活塞上施加一定的压强，在阀门两侧形成压差，对所建体系进行分子动力学模拟，获得不同压差下通过单向阀的溶液分子数目，进而验证单向阀结构的功能。

7.根据权利要求6所述的一种纳米尺度的单向阀结构功能的模拟验证方法，其特征在于：所述步骤S1中活塞为原始石墨烯层，其内部原子可以在垂直于纳米尺度单向阀方向协同移动。

8.根据权利要求6或7所述的一种纳米尺度的单向阀结构功能的模拟验证方法，其特征在于：所述步骤S2中平衡动力学模拟采用NVT系综，模拟力场为PCFF力场，温度为298K，采用Nose–Hoover控温方法，时间步长为1fs，截断半径为1.25nm，模拟时间为2ns。

9.根据权利要求8所述的一种纳米尺度的单向阀结构功能的模拟验证方法，其特征在于：所述步骤S3中阀门两侧压差等于单向阀进液侧压强减去单向阀出液侧压强。施加的压差范围为：-400MPa至400MPa。

10.根据权利要求9所述的一种纳米尺度的单向阀结构功能的模拟验证方法，其特征在于：所述步骤S3中分子动力学模拟的其它参数与所述步骤S2相同，模拟时间为500ps。