吴琴琴^1,2， 陈拥军¹， 董祥雷³， 邢 辉⁴， 韩永生^2*

1. 海南大学材料科学与工程学院，海南 海口 570228 2. 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 3. 郑州大学材料科学与工程学院，河南 郑州 450001 4. 西北工业大学，陕西省凝聚态结构与性质重点实验室，陕西 西安 710129

收稿日期:2020-03-27修回日期:2020-06-02出版日期:2021-04-22发布日期:2021-04-28
通讯作者:韩永生

基金资助:国家自然科学基金-面上项目，“枝晶生长介尺度模型”

Role of surface energy in the formation of ice morphology

Qinqin WU^1,2, Yongjun CHEN¹, Xianglei DONG³, Hui XING⁴, Yongsheng HAN^2*

1. School of Materials Science and Engineering, Hainan University, Haikou, Hainan 570228, China 2. State Key Laboratory of Multiphase Complex Systems, Institute of Process Engineering, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China 3. School of Materials Science and Engineering, Zhengzhou University, Zhengzhou, Henan 450001, China 4. Shaanxi Key Laboratory for Condensed Matter Structure and Properties, Northwestern Polytechnical University, Xi?an, Shaanxi 710129, China

Received:2020-03-27Revised:2020-06-02Online:2021-04-22Published:2021-04-28
Contact:Yongsheng Han

摘要/Abstract

摘要： 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。

引用本文

吴琴琴 陈拥军 董祥雷 邢辉 韩永生. 表面能对冰晶形貌的影响[J]. 过程工程学报, 2021, 21(4): 446-453.
Qinqin WU Yongjun CHEN Xianglei DONG Hui XING Yongsheng HAN. Role of surface energy in the formation of ice morphology[J]. Chin. J. Process Eng., 2021, 21(4): 446-453.

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参考文献

相关文章 5

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