We investigate the effect of varying carbon nanotube (CNT) size on the desalination performance through slit confinements formed by horizontally aligned CNTs stacked on top of one another. By increasing the CNT size, the results obtained from this study indicate a corresponding increase in the water flow rate, accompanied by a slight reduction in salt rejection performance. However, due to the increase in the membrane area with CNT size, the permeability performance is observed to reduce as the CNT size increases. Nevertheless, a comparison with nanoporous 2D membranes shows that the permeability of an outer-wall CNT slit membrane remains significantly higher for all CNT sizes considered. This indicates that precise dimensions of the CNTs are not highly crucial for achieving ultra-high permeability performance in such membranes, as long as the critical slit size is maintained. In-depth analytical studies were further conducted to correlate the influence of curvature effects due to increasing CNT size on the flow characteristcis of the outer-wall CNT membrane. These include the analysis of the measured velocity profiles, oxygen density mapping, potential of mean force profile and friction profile. The present numerical results demonstrate the superb desalination performance of the outer-wall CNT slit membrane, regardless of the size of CNTs used. In addition, an extensive analysis conducted provides detailed characterization of how the curvature affects flow across outer-wall CNTs, and can be used to guide future design and fabrication for experimental testing.

中文翻译：

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CNT尺寸对外壁CNT裂膜的脱盐性能的影响†

我们研究了碳纳米管（CNT）尺寸的变化对海水淡化性能的影响，这种缝隙是由水平排列的CNT彼此堆叠而形成的狭缝限制所致。通过增加CNT的尺寸，从这项研究中获得的结果表明水流速相应增加，同时除盐性能略有降低。然而，由于随着CNT尺寸膜面积的增加，观察到渗透性能随着CNT尺寸的增加而降低。然而，与纳米多孔2D膜的比较表明，对于所有考虑的CNT尺寸，外壁CNT缝隙膜的渗透性仍然显着较高。这表明CNT的精确尺寸对于在此类膜中实现超高渗透性能并不是至关重要的，只要保持关键的狭缝尺寸即可。进一步进行了深入的分析研究，以关联由于增大CNT尺寸而引起的曲率效应对外壁CNT膜流动特性的影响。这些包括对测得的速度分布图，氧气密度图，平均力分布图和摩擦分布图的分析。目前的数值结果证明了外壁CNT缝隙膜的出色的脱盐性能，而与所使用的CNT的尺寸无关。此外，进行的广泛分析提供了曲率如何影响跨外壁CNT的流动的详细特征，并可用于指导未来的设计和制造以进行实验测试。进一步进行了深入的分析研究，以关联由于增大CNT尺寸而引起的曲率效应对外壁CNT膜流动特性的影响。这些包括对测得的速度分布图，氧气密度图，平均力分布图和摩擦分布图的分析。目前的数值结果证明了外壁CNT缝隙膜的出色的脱盐性能，而与所使用的CNT的尺寸无关。此外，进行的广泛分析提供了曲率如何影响跨外壁CNT的流动的详细特征，并可用于指导未来的设计和制造以进行实验测试。进一步进行了深入的分析研究，以关联由于增大CNT尺寸而引起的曲率效应对外壁CNT膜流动特性的影响。这些包括对测得的速度分布图，氧气密度图，平均力分布图和摩擦分布图的分析。目前的数值结果证明了外壁CNT缝隙膜的出色的脱盐性能，而与所使用的CNT的尺寸无关。此外，进行的广泛分析提供了曲率如何影响跨外壁CNT的流动的详细特征，并可用于指导未来的设计和制造以进行实验测试。氧密度分布图，平均力分布图和摩擦分布图的电势。目前的数值结果证明了外壁CNT缝隙膜的出色的脱盐性能，而与所使用的CNT的尺寸无关。此外，进行的广泛分析提供了曲率如何影响跨外壁CNT的流动的详细特征，并可用于指导未来的设计和制造以进行实验测试。氧密度分布图，平均力分布图和摩擦分布图的电势。目前的数值结果证明了外壁CNT缝隙膜的出色的脱盐性能，而与所使用的CNT的尺寸无关。此外，进行的广泛分析提供了曲率如何影响跨外壁CNT的流动的详细特征，并可用于指导未来的设计和制造以进行实验测试。