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绿色化学全文
绿色化学在材料和化学工艺中的熵控的应用
目录
1.引言
2.熵的控制和绿色化工
2.1.熵和可持续度量
2.2.绿色化工在分子水平上的可持续性
2.3.化学合成中的熵与焓
2.4.有机化学中熵的控制
2.5.分子间的相互作用和熵控制
3.材料和工艺过程中熵的控制
3.1.超分子的团聚和非共价键的衍生
3.2.胶体的稳定性和自我组合中的熵的控制
3.3两性亲合物的自我组装
3.4熵在多孔材料的传输和吸附过程中的控制
3.5智能粘附剂
3.6.熵驱动中的设计分子
4.结论
5.致谢
6.参考文献
1.引言
由于材料科学和绿色化学都涉及到新化学和反应过程的设计，因此对于材料学家来说这点非常重要，化学家在设计绿色化学过程中去能够决定哪个过程能够瞬间发生。
众所周知，指定方向上的瞬间反应是符合热力学第二定律的。
下面的几点决定了瞬间反应的指定途径。
尽管热力学第一定律认为，分离系统的内部能量在过程中以任意形式转变，但是分散的方式可能有所变化。
如果孤立系统的总能量在一个特定的过程中变得混乱，这样的过程能自发反应。
虽然在一定程度上能量的分散的无序变化是由一部分能量转化成热量，下面引进一个热力学状态函数叫做熵Ｓ，熵的变化△Ｓ＝S终-S始，系统经历了初始阶段到最终状态相当于一部分能量转化为热能，△q，通过热量转化为温度的划分，T，综合沿着可逆反应途径
（1）
热力学第二定律认为自发过程中孤立系统中熵值是不可能降低的，也就是△Ｓ大于等于0，加上熵变化标记表明是否这个假定过程可以自发进行。
RudolfJuliusEmanuelClausius在1865年首先创造了熵这个术语。
在他的《热量理论机理》书里，他写到“我们可能叫Ｓ”叫做机体的转化程度，就像我们把U叫作身体的热量元素。
但是，我认为比这更重要的事从古老的语言中为重要的过程借用专有术语，以至于他们在所有现在语言中适应不再变化，我提议把重要的Ｓ叫做机体的熵。
我故意的将熵这个单词尽可能的与能量单词看起来相似。
这两个词都和它们的物理意义相一致，定义在一定程度上相似是很合理的。
随着统计学的发展，熵被允许定义不同于上面古典的一种方式。
波兹曼等式
（2）建立了与传统熵的联系，即宏观热力学状态函数，和“热力学可能性”之间的联系，Ｗ被定义为，对于（U,V,N）宏观状态确定的系统最多有多少微态数。
（即宏观状态一定时，系统总是向着微观状态出现概率最大的状态发展。
）
S=κB㏑W
（2）
κB是波尔茨曼常数。
为了避免微观状态的不均匀分布，所有的微观状态都应该考虑到；熵指的是吉布斯熵，并通过下式子计算：
（3）
对应于第i个微观状态出现的概率。
后来，JohnvonNeumann向量子力学进一步扩展了熵的定义。
JohnvonNeumann推断出著名的熵公式
S=－κBTrρ㏑ρ（4）
ρ是密度矩阵运算符。
vonNeumann也被认为和后来熵的概念的进一步普遍化有直接关系。
当ClaudeShannon将要完成他关于信息理论“一个交流的数学理论”创意的工作，他用函数
（5）
作为一个信息的定量措施，他包含这随机的变量X，或者除去Ｘ的实际价值之后的不确定性在被揭露出来。
这里Ｐi是X=Xi的可能性，当{Xi}包含所有的结果，Ｋ是一个常数。
根据Shannon，vonNeumann建议他叫函数H（X）为熵，“两个原因，首先你的不确定函数在那个名称下已经用于统计力学，所以他已经是一个专业名词；其次，尤其重要的，没有人知道熵真的是什么，所以在争辩中你总有优势。
”
熵作为一种伞形结构连接了许多有关热量散失的概念，像热，无序，甚至系统地混乱，不确定的还有，导致熵在远离传统热力学领域的广泛应用中的新信息。
例如，熵被用来形容生态，经济和社会科学领域的许多现象，这里就不在一一列出了。
2.熵的控制和绿色化工
2.1熵和可持续度量
熵的普遍使用性和跨学科性质与另一个最近聚集了很多注意力的术语相同，即持续性。
然而可持续发展的概念相当的直接，它提出了当代人在不破坏后人的能源的基础上很好的满足他们自己的需求，这是很难量化的。
总而言之，若干个不同的指标被用于测量国民经济可持续发展或者特殊工业过程和特定的实践。
通常他们被调查系统的有利的特性，比如能量、有效能.然而，一种被提出的可持续的指标基于单一熵还不如说熵产物的速率。
这项工作中，增加材料熵和有用熵之间的区别，前者起因于工业加工过程中分散或者混合，后者起因于能量以热的形式消失。
如果在产品的使用寿命完成前，能够获得充分材料的可持续性，所有原子和分子在产业循环中创造出这个产品可以恢复到它们纯度的原始程度和指令它们是原材料的一部分，加上避免增加材料的熵。
但是，这要求能量投入。
如果通过矿物燃料的燃烧来获得这能量，CO2会释放到环境中去，增加了材料的熵值，一部分能量会以热量的形式散失掉，增加了有用熵。
为了获得充分的可持续性，能量应该来自地球以外的资源。
因此一个给定过程的相对的可持续性（很少尺寸上），σ被定义为开始与结束熵的速率（开始的熵被定义为随后被用于反应过程中原材料开始熵的和）
（6）
根据热力学第二定律，0<σ<1。
产生熵的过程中，△S。
最小对应相对较大的可持续性,σ≈1，当过程中额外数量的熵增加有降低的可持续性，σ趋于0。
完全的可持续性σB，在工业循环中被定义为熵增加的转化，测量单位为KJ-1。
（7）
2.2绿色化学在分子水平上的可持续性
绿色化学可以被描述为分子水平的可持续性。
纳入绿色化学这个原则，过程中不会导致设计结果创造额外的熵，从而创造高可持续发展的价值观。
比如说，根据原则一，废弃物预防，允许它避免废物释放到大气中或者海洋里从而导致熵的增加。
根据原则六，设计能量的效率；原则九，允许催化作用去减少化石燃料的使用和避免上面所描述的熵的副产物。
接着原则七，原料的再利用，允许通过光合作用使用地球外的能量。
在光合作用过程中封闭的CO2可以通过释放到大气中的CO2来补偿。
最后，原则十二，事故预防，强调有必要避免事故，包括释放，爆炸和火灾，那就是，不希望自发过程被描述为与熵的相当量的增加联系到一起。
2.3化学合成中的熵和焓
虽然热力学第二运动定律允许在孤立系统通过评估熵的改变这种自发变化方向的预测，这些系统用在合成有机化学和材料科学中很罕见。
反应系统经常与它们周围环境交换能量，因此不能认为是孤立系统。
虽然反应体系的状态本身通常可以进行评估，来确定周围环境的状态是那么简单的，比如熵的变化。
把反应系统和周围环境看成是一个大的孤立系统，这个系统的熵变无需计算出环境的熵，只用到了反应系统的状态函数就可以用来决定自发反应的变化方向。
由于反应在常温常压下进行更方便，最有用的参数便是吉布斯自由能，G=H-TS，如果△G=△H-T△S＜0，则可判断反应是可以自发进行的，△G是反应的自由能变，反应在常压下进行与周围环境达到热平衡状态。
根据热力学第一定律，一个封闭的系统的能量，由反应系统及其周围环境组成，是守恒的，吉布斯自由能变可以认为是熵变，即温度和熵变的乘积是由反应系统的熵的变化得来的，焓变是由系统和环境进行能量的交换从而引起环境的熵变得来的。
但是，将焓变称为焓或能量的贡献，将温度和熵变的乘积称为熵对吉布斯自由焓变的贡献会更方便。
焓变的大小通常被定义为反应过程中化学键的生成及断裂的数量和性质，温度和熵变乘积（常温下）的大小被定义为熵的变化，也就是说能量的分散。
化学合成的目标往往都是形成新的分子。
距离1828年首次用氰酸和氨制得尿素已经有两个世纪了，有机合成技术已经发展到可以合成任何一个存在的分子的阶段，因为大多数由分子组成的原子都是由共价键组成，为了合成一种分子一些共价键就需要生成或断裂。
共价键的强度，如碳碳键或碳氧键，是100kBT，因此共价键合成过程中焓变对吉布斯自由能变的贡献要远远大于温度和熵变的乘积。
在这些情况下，熵的变化可以忽略不计，他们并不决定反应的结果。
2.4有机化学中熵的控制
与上述反应一般趋势相反，存在由熵控制的化学反应，这样的系统曾在1973年被报道过。
光化学反应中一系列烷基苯乙酮中γ氢分子反应速率常数被发现在很大程度上取决于烷基取代r处的结构，有近2个数量级的变化。
如果没有考虑到过渡态熵的贡献，这种相关性就无法解释。
在该系列酮中有相似γC-H的键强度和n,π*三重能量。
一个动力学同位素效应的研究表明光化学反应的差异不能归咎于任何可能在各自的过渡态的几何结构中存在的差异。
阿列纽斯参数用来评价系列中的两个元素，即valerophenone和endo-2-benzoylnorbornane。
这两种化合物的结构如图1所示。
这两种物质的活化能本质上是相同的（分别为3.5±0.5，3.7±0.9kcal/mol）。
苯戊酮上氢的反应速率比endo-2-benzoylnorbornane慢60倍（分别为1.2×108，70×108s-1）。
这个现象只有在考虑活化熵时才能被解释。
苯戊酮的活化熵明显比endo-2-benzoylnorbornane的活化熵低（分别为-12.5±1.5eu,-4.0±2.8eu）。
这是由于内部的自由度的贡献，这是在过渡态的“冻结”。
对于一个六元的过渡状态，每个这样的循环降低反应速率的5-8个因子。
因此，反应速率在苯戊酮和endo-2-benzoylnorbornane之间的差异主要源于前者多出来两个自由度，被冻结在过渡状态。
2.5分子间的相互作用和熵控制
传统的分子间的相互作用力并不是一个有机合成化学家首要关注的，因为与共价键相比，其强度低。
但是，作为向绿色化学的范例转变，分子间相互作用力的角色需要重新进行评估。
由于分子间的相互作用力支配如扩散，挥发，溶解，相变等现象，在设计新的物质和材料，考虑分子生物利用度或对环境影响时，这些相互作用不能被忽略。
很显然，忽略了分子间的相互作用会导致毒性。
随着重心向焓变弱的分子间作用力转移，熵变对于吉布斯自由能变的贡献变得不可忽略，因为在那种情况下，焓变和温度与熵变的乘积是可比的。
在很多情况下，某些详细说明如下，分子间相互作用的自由能的熵贡献远远超过了焓贡献。
由于大量的生物现象是由分子间的相互作用所支配，熵控制的概念在生物化学领域得到很好的发展，然而，据作者所知，目前还没有适用于材料科学熵控制的明确定义，因此提出以下的定义：
当熵变对吉布斯自由能变的贡献至少与焓变相同时，这个过程可称为熵控制过程。
3.材料和工艺过程中熵的控制
从上面的讨论可以看出，当科学家通过增加一个新商品的社会需求和增加社会的环保意识来寻找好的解决方案时，他们应该考虑熵控制过程。
由于材料科学领域比较广泛，下面的几个主题可看作是一个大致的概括，从某种程度上反映了作者的兴趣所在。
3.1超分子的团聚和非共价键的衍生
通过微弱的作用使分子聚集在一起的超分子聚集的设计，就是用非共价键的相互作用力引起了材料科学家的广泛关注，并将设计灵感转向生物大分子方面。
考虑到，例如，个别蛋白质亚基组成的寡聚蛋白，即多肽链，组装成四级结构，通过分子间作用力如疏水作用。
而每个亚基的形状（二级和三级结构）主要由各种各样的分子内弱的相互作用决定。
这样就为创造更复杂的结构，通常是在形成和断裂化学键的基础上的有机化学即时合成提供了无限可能。
Whitesides等根据非共价键的合成或分子合成的新范式强调了熵考虑的重要意义。
然而在传统共价合成动力学稳定的产品正在形成，而且在能量反应中是键的焓发挥主要作用，非共价合成的产品平衡的结构反映了焓和熵之间的平衡。
在溶液或固态中由非共价键聚集形成的广泛多样的系统被不同的研究小组广泛研究。
这些聚集的稳定性通常是因为较强的分子间氢键作用，但在许多情况下都是些较弱的作用力如范德华力，芳烃间的相互作用，或者是微弱的碳氢键，氢氧键，这就决定了超分子结构的形状。
工业规模上应用非共价键聚集被成功地证明是可行的。
宝丽来即时摄影用对苯二酚作为显影剂，参与光诱导的银离子的氧化还原反应。
对苯二酚可以缓解货架稳定性和产品性能的相互矛盾。
对苯二酚是稳定的，即在中性pH条件下具有不溶性和非流动性。
但当pH值提高到一定值时，对苯二酚迅速具有可溶性和流动性。
设计这类材料要解决的主要问题是自氧化，对苯二酚与系统中游离氧的氧化反应要优先于同银离子的反应以及过早扩散，也就是在中性pH条件下对苯二酚具有流动性。
在摄影行业传统使用的方法是通过共价衍生的方法调节对苯二酚反应活性、水溶性、扩散性，即在中性pH中利用亚稳定的保护基团防止自氧化使疏水性增强从而阻止对苯二酚氧化。
如果有一个或多个芳香氢取代烷基，对苯二酚的疏水性和扩散性可以进一步被控制。
随着pH的增加，亚稳定保护基团的脱去使得对苯二酚具有水溶性和移动性，更容易被银离子氧化。
对苯二酚的衍生物必须通过多步反应来合成。
当我们考虑需要众多的共价转换（和其他相关的成本，包括物质和环境）这种方法的缺点越来越明显。
旨在克服这些困难的研究使得“非共价衍生”（NCD）概念产生。
用分子识别和自组装的仿生技术而不是传统的有机合成化学技术来实现对苯二酚改性。
事实证明，对苯二酚双（N，N-二烷基）共晶体呈现稳定的氧化性，微溶于水，在中性pH中相对稳定。
下图2：
对酞酰胺-对苯二酚结构图：
（A）网状结构，1：
2双[N,N-二甲基]对酞酰胺/对苯二酚；（B）链式结构，1：
1双[N,N-二乙基]对酞酰胺/对苯二酚；（C）隔离环结构，1：
1双[N,N-二甲基]对酞酰胺/对苯二酚
高碱度环境下，对苯二酚会去发生质子化释放出来，去质子化会破坏能保持共生晶体结构稳定性的氢键网络结构。
二酰胺络合剂和对苯二酚-二酰胺比率的改变会影响共生晶体内原子间微小的作用力（范德华力及π-堆叠），这会导致各式各样的呈现不同氢键网络形态的晶体结构的产生，如图2所示，进而可以更好地调控对苯二酚性能。
熵对非共价键衍生过程的贡献可形象化表示，如果考虑到物质A和B的二元混合物的相图—没有共和晶体化而是形成共晶混合物（见图3a）以及只有共和晶体化（见图3b）。
在前者中，极大值表示纯净的晶体化合物，它们是归功于类分子间吸引力作用产生的焓，而不是熵引起的变化，同时，极小值表示忽略焓且将熵取最大值时的共晶混合物。
后者则表示共和晶体状态的局部最大值相当于熵焓取值的平衡。
图3：
物质A和B二元混合物的相图，其中（a）合成一种低溶混合物，（b）合成共生晶体化合物
得到对苯二酚衍生物的新方法的环境和经济利益十分重要。
对苯二酚的共价键衍生一步就可实现：
或者利用有机磨削、水溶液消耗，亦或者将对酞酰胺添加到对苯二酚粗品再结晶液中，进而避免了传统的共价衍生对有机溶剂、净化过程、能量输入及废物处理的要求。
基于这些考虑，非共价键衍生被视为绿色化学的例子。
3.2胶体的稳定性和自我组合中熵的控制
材料设计的另一个领域就是体现熵控制重要性的胶体。
能够控制悬浮胶体性质的能力在广泛的应用范围是非常重要的，不仅包括高强度陶瓷，药物，建筑材料，个人日用产品，食品，涂料和电子器件。
含水胶体分散相包含带点粒子和在水媒介中的抗衡离子。
抗衡离子浓度不均匀；然而，浓度在粒子附近是高的，随着离粒子表面距离的增加而减小。
因此，两个相互作用的粒子起反应是通过一个经由抗衡离子形成的“双电层”。
这个相互作用是排斥的（自发的）并且最初可以进行熵控（非自发的）。
实际上，中性体系中静电作用是相互吸引的，比如一个体系包含被相反带点抗衡离子分开的带电粒子，就像在离子晶体中。
但是，最优焓状态对应于有用熵最少的状态。
由于粒子相互接近，抗衡离子被迫返回到粒子表面，但是减少了它们的反应熵。
这个熵的排斥反应能够被控制，通过改变介质的化学组成，比如pH和离子强度。
胶体体系的稳定性是被平衡所决定的，范德华力、分子本身的焓值的吸引促使粒子聚集，熵“双电层”力的排斥作用迫使他们分开。
在小的范围内，范德华力常常大于“双电层”的作用力；但是，大的范围内这些作用力达到平衡所需的时间来度量粘性物质接触到达平衡状态所需的时间。
通过很好的转变双电层，熵，相互作用，胶体体系能控制在稳定的，缓慢的絮凝或者不稳定的状态。
在大多数稳定的胶体中，双电层作用大于范德华力，导致在粒子间的大范围排斥和一个高的能垒阻止胶体的絮凝作用。
由于更高的电解液集中和低的表面电位使得双电层排斥作用变弱，能垒变低，和更低的第二势能最低值出现。
这些粒子可能依然保持分散，一般认为在此情况下的胶体在动力学上是稳定的；或者，如果这个表面电压足够高，胜过微弱的第二最低能量，将会导致胶体的可逆絮凝作用。
如果双电层排斥的能量是减少更多，阻止粒子靠近粘附的能垒变成KBT,这将导致较慢的絮凝过程。
最终能垒变得如此之低以至于它无法阻止胶体的快速絮凝，我们认为在这种情况下胶体是不稳定的。
“双电层”排斥不是控制胶体稳定的熵的作用的唯一因素。
不稳定的胶体分散相可以通过添加聚合物达到稳定，这些聚合物可能会吸附在胶体颗粒表面。
当两个粒子相互靠近时，由于在被吸附物聚合链间的熵的不利的相互作用使得他们经历排斥过程，这个不利的作用被迫存在于两个粒子有限空间，并且因此丧失构造熵。
这个相互作用被当做是空间位阻或者重叠排斥。
熵的影响不常常在粒子间形成排斥作用。
如果一个使胶体分散的聚合物没有在表面被吸收，由于粒子间距相当于聚合物旋转空间的范围，相互接近的粒子经历吸引作用。
因为没有聚合物链解决粒子间距小于它的旋转范围，每个粒子被称作耗损中心的包围，这个中心是聚合物链无法进入的。
当两个粒子相互接近时，耗损区域重叠因而增加总得容量以便聚合物容纳并且因此增加聚合物的熵。
因为耗损区域的重叠是熵值熵是有利的，它导致了相互吸引作用，它被当做耗损引力或者耗损力。
图4.靠在一起的两个粒子（A）及壁和被吸附的粒子（B）的耗尽区的堆叠
耗损引力不限于添加胶体的聚合物；它或许表明已经在胶体系统中的其他现象。
耗尽效应是熵驱动有序-无序的相态变化过程的直接因素。
尽管熵被当做混乱度的量度，在一些体系中熵的影响能够导致自组装，这些增加了无序。
对于单分散硬球胶体形成晶体当胶体颗粒体积增加在熵值上是有利的。
在高密度胶体中高密度有序晶相在低密度无序流动相中共存形成是被等Forsyt等人与交通阻塞相比喻过。
如果所有的汽车都在路上，他们就不能移动，这样熵值就为零。
如果足够的汽车在停车场（晶体相），交通就流畅些（流动相），这样体系的熵总和增加。
单晶球形乳液颗粒的高密度胶状悬浮液的结晶作用已被实验观察了，它是在通过电脑测试预测的体积分数下进行。
通过变化电解液浓度调整颗粒间的双电层排斥力强度，这种强度调整就能在要求的容积率内获取胶体粒子的有序化。
引入的熵函数相变同样能够在二元胶体中观测到，这些胶体包含不同尺寸的球体粒子。
这些相变在低粒子容积率而不是单分散系统时发生。
同样，晶体化不是大范围，而是在含有胶体的容器表面发生。
为了解释这些现象，必须考虑到不仅是在两个胶体粒子间，还有在粒子和壁间，耗尽力都能够上升。
如图4所示。
当每一个较大的粒子被厚度等同于较小的粒子半径的耗尽区围绕时，沿着含有胶体的容器表面，类似的耗尽区会出现。
壁表面的较大粒子的吸附作用引起了他们耗尽区的重叠，进而增加了有利于较小粒子的体积以及系统的熵。
进一步说，壁上较大粒子的吸附作用更类似于熵，而不是两个较大原子间的协同作用，因为增加的便于较小粒子的体积源于耗尽区大小在早前例子中两倍于后者。
在后来的研究中，较大粒子的大量结晶在一个粒子容积率中同样能观测到，这时的容积率比对一个单分散胶体冷冻要求的容积率低一些。
当设计油漆和涂料时，应该考虑在多分散胶体系统以及被吸附的粒子的壁引诱机制中，胶体粒子和壁间的强熵吸引作用。
较大粒子吸附在膜上是为了使损耗区的重叠最大，熵驱动可以被利用为了使用多种特征工程表面控制粒子流动。
实验显示吸附于表面的较大粒子会被边缘排斥,但被角落吸引。
类似的争论则预测粒子沿曲率变化的表面漂移,可能沿着凸表面曲率半径增加的方向，也可能沿着凹表面曲率半径减小的方向。
胶体中可以观察到其他的有趣现象，包括或是非球形粒子，或是球形和非球形粒子混合物。
粒子体积分数的增加导致单分散胶体包含各向异性粒子，例如杆状或盘状,经历了熵驱动阶段，由无序的各向同性流体到各向异性基液的转换。
球形和杆状胶体粒子混合物显示出异常复杂的相位行为。
由于熵最大化，不同体积分数的聚苯乙烯球体和杆状病毒产生出各种各样的有序相位。
这些相位包括柱状相位和层状相位，柱状相位是球形自组装成柱状且与杆状垂直，层状相位是球形层和杆状层相互交替。
杆状各向异性粒子也导致了比球形粒子更复杂的膜损耗作用。
目前有研究提出了熵扭矩作用的概念。
杆状与小球形粒子混合的二元混合物中杆状粒子被吸附到膜上，他们到壁上经历的路径是不断增强的扭矩引导杆状粒子平行于壁的方向。
周等人成功地利用这个效果控制吸附在银基体上的卟啉的方向。
然而从乙醇溶液出来的被吸附的卟啉分子方位使随机的，添加聚氧乙烯齐聚物可以促进卟啉分子和基体间的损耗吸引，这导致卟啉分子被导向从而平行吸附在基体表面。
3.3两亲物的自我组装
熵驱动组织不仅局限于胶体。
亲水分子往往自组装形成有序结构,如胶团，小泡，或双分子膜，当其浓度超过一定限度，又被称为临界胶束浓度（CMC）。
这些聚集物的形成是冲突力量的结果：
两亲性分子端部间的吸引力，首基之间的斥力。
这些力量之间的平衡决定了最优首基区,也就是说,每分子相界面积。
而最优首基区域随着尾部体积和临界长度定义聚集物的大小和形状。
而后者本质上是复杂的并且是一系列相互作用的结果,即空间斥力、亲水排斥力、离子首基和静电斥力。
前一种力主要是由于烷基链的疏水相互作用，形成两端两亲性的分子。
疏水基相互作用，即在水溶液中疏水性物质之间的较强吸引力，比在真空环境下的吸引力强。
这被认为是主要由熵引起并且是这些物质不良溶解（水合作用）的结果。
由于烷基成分（和其它疏水物质）无法与周围水分子形成强有力的氢键,所以后者不得不被导向以减少破坏的氢键网络。
在疏水溶液邻近位置处的水分子可能的方向上放置限制，以减少它们的熵。
疏水尾部聚集导致水化区的重叠，因此对熵是有利的。
熵的额外作用是有助于胶束的形成，即限制了胶束大小，这起因于两亲性分子的由胶束和水的交界面可能地点的限制引起的允许配置的减少。
3.4熵在多孔材料的传输和吸附过程中的控制
在分子筛、多相催化剂以及其他高度多孔材料的设计中需要了解通过毛孔控制传输的因素以及毛孔表面的吸附率。
在这两种现象中熵都起了很重要的作用并且在最近的研究中得到了证实。
Reguera等人把准一维结构熵传输模型应用于多孔系统的扩散。
这些系统的熵驱动起源于多孔渠道的不规则形状。
渠道横截面的多样性和沿输送方向的弯曲度导致粒子或分子可能传输状态的数量发生变化。
因此系统的熵值随着通道而变化并且使控制材料扩散度的熵壁垒增加。
研究结果表明通过熵壁垒的粒子的电流会随温度的升高而减少。
这是因为熵的潜在能力由温度控制并且随温度的升高而增加,从而电流减少。
这种情况与壁垒处于自然能量状态下是不同的，因为在后者的案例中,升高的温度会提供必要的活化能来克服壁垒和导致粒子电流增加。
此外,壁垒的熵本质导致有效的扩散性系数，这显示对温度的依赖不同于系统中高能量壁垒预期的情况。
预计有效的扩散系数对温度的依赖不是单一的，在最佳温度处有最大值。
这些结果与沸石分子筛中小分子烷烃扩散的分子模拟吻合较好。
研究显示三种不同类型的熵值作用控制烷烃在沸石分子筛中的吸收率，这对石油化工来说是一个重要系统,即沸石分子筛用于烷烃混合物的分离。
换句话说，就是尺寸的熵值，构型的熵值和能量的熵值。
所有这些影响在高压力变得最显著,即载荷。
尺寸的熵值影响有利于低分子量烷烃的吸收而不是高分子量的烷烃。
这是由于在高表面覆盖小分子比大分子更容易填补缝隙。
构型的熵值作用控制不同角度支链的烷烃异构体在狭窄通道沸石分子筛中的分离,即对线性烷烃的吸附效率高于带支链的烷烃,因为前者可以有效的聚集在通道内，而后者将优先聚
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