2. 纳米多孔能量吸收耗散系统
吸能材料主要用于吸收或耗散系统受到外加载荷产生的机械能，来保护系统，例如：电子器材的保护层，汽车的保险杠，或人体的一些防护器具（头盔，鞋垫）。而且，吸能材料在军事领域里的应用更为广泛，用于士兵或军事承载用具的防护装甲。传统的吸能材料主要包括：metallic cellular structure, metallic foam, honeycomb structures, reinforced polymers。这些材料依据的主要吸能机制有以下几种，（1）依靠材料的塑性变形转变为塑性能，（2）通过断裂转变为界面能，像复合材料里填充相的断裂，及填充相与基体之间的分离。（3）内部界面之间的相对滑动，在复合材料中，填充相相对与基体的滑动。（4）通过相变而转变为相变能，比如形状记忆合金。
现有的吸能材料的主要 存在的问题有：（1）相应时间比较长（通常都远高于ms），这样就无法相应快速的外加载荷，比如爆炸冲击波。（2）在高应变率的载荷下产生明显的局部变形，比如形成剪切带。（3）只能使用一次，不能够用于多次的冲击防护，而比如，像运动员或是士兵，往往遭受的是多次的冲击载荷。（4）最后，要达到好的吸能效果，体积往往偏大。由于这些问题，很有必要来开发新型的高效的能量吸收耗散系统。而且，事实上，我们可以看出这些问题基于现有的能量吸收机制是很难解决的，因此，不仅仅是要开发一种新的吸能材料，而且更重要的是需要寻找一种新的吸能机制。
2.1 简介
纳米多孔能量吸收耗散系统（NPEAS）主要由纳米多孔颗粒，非浸润的液体环境 和一个密封容器组成。这种吸能系统主要是基于是基于纳米流体的基本物理行为，一种完全不同于传统吸能材料的全新的吸能机制。常规吸能材料都是基于固体（单相或多相），而NPEAS是基于固-液两相的相互作用。当系统在正常条件下，由于液体不能浸润纳米多孔颗粒，所以液体是不能够进入到纳米孔里，比如，憎水材料和水。当系统处于外加载荷作用下，非浸润液体就会被压入到纳米孔中，这样，外部的机械能就可以转变为液体与固体之间的界面能，以及液固界面之间相互摩擦而产生的热量。这样这个系统的能量吸收效率主要由液固界面的界面能密度，液固界面之间的剪切应力，以及纳米孔的总表面积。
2.2 试验测试的准静态吸能行为
2.3 NPEAS所涉及的一些重要物理过程
- 纳米孔的浸润行为，在正常条件下，液体不能浸润纳米孔；
- 临界渗透压强，只有当外加压强大于这个临界值时，液体才能浸润纳米孔，可个参数可以用来设计吸能保护的范围；
- 管中的气体分子对微流体的渗透行为的影响；
- 液体才纳米孔里的传输行为，液体传输的速度以及产生摩擦，决定吸能系统的相应时间及吸能的效率；
- 液固之间的相互作用，比如界面能，也是一个决定系能效率的主要因素。
2.4 NPEAS的一些初步的研究结果
- 在正常条件下，少量液体水分子可以通过表面扩散进入纳米碳管内部，然而大部分分子仍然需要外载荷的帮助才能克服能障进入纳米管之中；
- 临界渗透压强主要由纳米孔的孔径决定；
- 气体分子对液体纳米孔的渗透行为有着显著的影响，气体分子在小的纳米孔中仍然保持为气体分子团无法溶解；然而在大的纳米孔中可以充分的溶解；
- 在纳米孔中的液体流动的摩擦阻力随着孔径的减小而迅速减小；如果引入宏观粘度的概念到微流体中，随着纳米孔径的减小，微流体的名义粘度可以下降3个数量级以上。因而，在纳米孔中液体可以非常高速的流动。
气体在不同孔径的纳米孔中的溶解行为
纳米孔内流率-名义粘度及孔径-名义粘度关系（分子动力学模拟）
2.5 相关的论文发表
- Xi Chen, Guoxin Cao, Aijie Han, Patricia J. Culligan, and Yu Qiao. Nanoscale Fluid Transport: Size and Rate Effects, Nano Letters, 8 (9), 2988–2992 (2008).
- Guoxin Cao, Yu Qiao, Qulan Zhou, and Xi Chen, Water Infiltration Behaviors in Carbon Nanotubes under Static and Dynamic Loading Conditions. Molecular Simulation 34, 1267-1274 (2008).
- Guoxin Cao, Yu Qiao, and Xi Chen. The Infiltration Behavior of Water in Carbon Nanotube under External Pressure, Philosophical Magazine Letters. 88, 371–378 (2008).
- Yu Qiao, Guoxin Cao, and Xi Chen, Effects of gas molecules on nanofluidic behaviors, Journal of the American Chemical Society. 129, 2355-2359 (2007)