Op nanoschaal is de dominante intermoleculaire kracht die de vloeistofstroom regelt de viscositeit. Viscositeit is een maatstaf voor de weerstand van een vloeistof tegen stroming en komt voort uit de interacties tussen de moleculen van de vloeistof. Over het algemeen geldt dat hoe hoger de viscositeit van een vloeistof, hoe groter de wrijving die deze ervaart tijdens het stromen.

Op nanoschaal wordt de viscositeit van vloeistoffen aanzienlijk beïnvloed door de opsluiting van de vloeistof in nanokanalen of nanoporiën. Deze opsluiting leidt tot verschillende factoren die bijdragen aan meer wrijving:

1. Vergroot oppervlak: Nanokanalen of nanoporiën hebben een grote verhouding tussen oppervlakte en volume vergeleken met systemen op grotere schaal. Terwijl de vloeistof door deze besloten ruimtes stroomt, interageren de moleculen van de vloeistof vaker met de atomen of moleculen aan het oppervlak, wat leidt tot verhoogde wrijving.

2. Oppervlakteruwheid: De oppervlakken van nanokanalen of nanoporiën zijn vaak niet perfect glad, en de aanwezigheid van ruwheid of onregelmatigheden kan de wrijving verder vergroten. Terwijl de vloeistof stroomt, komt deze in aanraking met deze onregelmatigheden aan het oppervlak, waardoor de moleculen kunnen botsen en weerstand kunnen ondervinden, wat tot verhoogde wrijving leidt.

3. Intermoleculaire krachten: Op nanoschaal worden intermoleculaire krachten duidelijker door de nabijheid van moleculen. Deze krachten, zoals van der Waals-krachten en elektrostatische interacties, kunnen de moleculen van de vloeistof naar het oppervlak van het nanokanaal of de nanoporie aantrekken of afstoten. Deze interactie kan de stroming van de vloeistof belemmeren en bijdragen aan verhoogde wrijving.

4. Vloeibare gelaagdheid: In nanokanalen kunnen de vloeibare moleculen nabij het oppervlak zichzelf in verschillende lagen rangschikken vanwege de sterke interactie met het oppervlak. Deze lagen kunnen andere stromingseigenschappen vertonen dan de bulkvloeistof, wat tot extra wrijving leidt.

5. Oplossingseffecten: Wanneer een vloeistof door nanokanalen of nanoporiën stroomt, kunnen de oplosmiddelmoleculen een interactie aangaan met de oppervlakteatomen of moleculen, waardoor een solvatatielaag ontstaat. De eigenschappen van deze solvatatielaag kunnen het stromingsgedrag van de vloeistof beïnvloeden, waardoor de wrijving mogelijk toeneemt.

Als gevolg van deze factoren kan de wrijving die wordt ervaren door vloeistoffen die op nanoschaal stromen aanzienlijk hoger zijn in vergelijking met systemen op grotere schaal. Deze verhoogde wrijving kan van invloed zijn op verschillende toepassingen, waaronder microfluïdica, nanofluïdica en smering op nanoschaal, en vereist zorgvuldige afweging en technische strategieën om de effecten ervan te verzachten.