低维材料的性质与应用是目前热门的研究领域,黑磷是新兴的二维材料,因其优异性能引起了人们的广泛关注。黑磷纳米管可看作是将单层黑磷卷绕后形成的结构,本文利用黑磷纳米管构建纳米通道,以分子动力学方法研究了管内流体的输运特性以及流体与管壁之间的界面特性。研究结果将为黑磷纳米管在流体输运领域的应用提供理论基础。基于黑磷纳米管构建纳米通道,研究了手性黑磷纳米管自转作用下通道内水分子的轴向输运特性,并从流-固界面角度对其机理进行分析。由研究结果可知,手性黑磷纳米管在旋转时会引起管内水流的轴向运动现象,运动方向由纳米管的旋转方向决定,并且管内水流的流动速度和驱动力会随着纳米管转速的提高而增大。基于单层黑磷构建Couette流模型,对水-黑磷界面的摩擦系数及滑移特性进行分析,证明黑磷表面各向异性的微结构是旋转黑磷管对水流进行轴向输运的本质原因。构建了在双层黑磷纳米管间填充水分子的模型,发现黑磷管外表面的微结构也会驱动水流轴向运动,且内外黑磷管同时旋转时,管间水流的轴向输运效果会有所增强。最后研究了黑磷管半径、环境温度和纳米管层数的影响,结果表明:黑磷纳米管转速相同时,随着纳米管半径的增大,管内水流在轴向上的运动速度会减小,而轴向受力则会增大;当温度低于常温时,水流的轴向速度和受力会随着温度的升高而增大,当温度达到常温后则会趋于平稳;双壁黑磷纳米管在旋转时管内水流的轴向运动情况和单壁黑磷纳米管模型差异很小,证明纳米管层数对水流运动特性的影响不明显。基于黑磷纳米管与水分子组成的Poiseuille流模型,研究了压力驱动下水流在黑磷纳米管内的轴向输运特性和相关参数的影响规律。由研究结果可知,压力驱动下黑磷纳米管内的水分子会出现流速分层现象,流速的分布曲线近似抛物线,并且随着驱动力的增加,不同手性角度的黑磷纳米管内水分子的边界滑移速度和平均速度均会增大;相同驱动力作用下,黑磷纳米管手性角度的增加会引起管内水流边界滑移速度和平均速度的减小以及流-固界面摩擦系数的增加,这是由黑磷纳米管内表面的褶皱结构引起的。分析了纳米管半径、温度和纳米管层数的影响规律,结果表明:随着纳米管半径的增加,管内水分子的边界滑移速度和平均速度会增大,而流-固界面摩擦系数基本不变;温度的上升会引起管内水分子边界滑移速度和平均速度的增大以及流-固界面摩擦系数的轻微减小;与单壁黑磷纳米管内水分子的运动情况相比,双壁黑磷纳米管内水分子的边界滑移速度和平均速度有所减小,而界面摩擦系数则轻微增大。