【摘 要】
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本工作从介科学概念出发,提出了表面能对冰晶生长形貌调控的科学假设.通过在水中添加不同添加剂(蔗糖、氯化钠、表面活性剂SDS),改变水溶液的表面张力,利用激光共聚焦显微镜
【机 构】
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海南大学材料科学与工程学院,海南海口570228;中国科学院过程工程研究所,多相复杂系统国家重点实验室,北京100190;海南大学材料科学与工程学院,海南海口570228;郑州大学材料科学与工程学院,
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本工作从介科学概念出发,提出了表面能对冰晶生长形貌调控的科学假设.通过在水中添加不同添加剂(蔗糖、氯化钠、表面活性剂SDS),改变水溶液的表面张力,利用激光共聚焦显微镜原位实验装置开展了冰晶生长动力学研究.结果 表明,在相同过冷度条件下,随溶液表面张力降低,冰晶形貌由具有对称性的枝状变为无序的海藻晶,这种变化在不同溶液中得到验证.研究发现,溶液表面张力较低,导致冰在溶液中生长阻力增大,冰晶生长速度降低.在较高的生长速率条件下,冰晶生长表面失稳,晶面各向异性生长,生成有序枝晶结构;在较低的生长速率条件下,生长表面被添加物分子覆盖,晶面各向异性消失,生成无序枝晶结构.以上结果验证了过冷度和表面能对材料结构生长过程的调控作用,为材料介科学的发展提供了实验依据.
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