电场加强 温水成冰

科学家报告说，在强电场中，温水也能凝固成冰晶的形状．尽管听上去违反常理，但自然界中可能确实存在着室温冰块，甚至能以此来解释普通冰块的形成．     

低温保护剂溶液结晶过程的显微实验研究

本研究利用低温显微实验台记录了异相成核时冰晶的生成和生长情况，利用获得的图像，分析了异相成核情况下冷却速率对冰晶生长速率及冰晶形状的影响，同时本文对存在大量晶胚情况下的冰晶生成和生长也作了详细的分析，指出冰晶的生长空间也是影响冰晶形状的一个不可忽视的因素．     

胞内冰晶形成(综述)

在生物组织、细胞冷冻过程中形成的胞内冰晶是造成细胞直接损伤的重要原因之一.本文综述了与胞内冰晶形成的国内外研究进展,特别是目前在胞内冰晶形成的机理方面的主要理论学说、预测胞内冰晶形成概率的方法以及实验上的各方面重要技术和结果.对当前在胞内冰晶研究方面还存在的诸多问题进行了总结和展望.     

基于Mie散射的卷云光学特性

基于中纬度卷云冰晶双峰、热带卷云冰晶三峰分布模型，利用Mie散射理论计算了1～13脚范围内中纬度及热带卷云的消光系数、散射系数、吸收系数。计算结果表明，由不同形状冰晶构成的热带卷云的相应光学参数比中纬度卷云的光学参数大些，但11支子弹玫瑰形状的相应参数要小一些；两种卷云在2．8～3．1μm，9．8～13μm范围内都存在两个基本相同的透射通带；在计算中纬度卷云的光学参数时，可以只考虑中空六棱柱与实心六棱柱中的一种，但计算热带卷云的光学参数时，实心六棱柱与空心六棱柱需要同时考虑。     

静电场对红细胞悬液冻结特性的影响

本文以红细胞悬液为研究模型,通过在对其进行慢速冻结的过程中引入静电场,具体研究了静电场对降温过程中红细胞悬液冻结特性的影响。实验结果表明:静电场在一定程度上改变了冰晶的形成与生长特性,抑制了晶核的形成, 使晶枝出现不对称生长,并减缓了冰晶的生长速度,这些影响随着场强的增加而逐渐加强。在较强的静电场的影响下,冰晶明显变粗,最终成为块状,细胞也不再与冰晶分离而是完全融入粗大的冰晶之中,在冻结的末期,细胞不再受到冰晶挤压,从而减少了其所受的机械性损伤。     

科教信息

有关“熵”的报道两则 一、量子记忆缺失产生“时间之箭”所有物理学的基本定律都没有说过时间只能向前移动，但我们从未发现任何时光倒流现象——例如突然重行合拢起来的已破了壳的鸡蛋、或者是从温水池中形成的冰晶．现在，一项新的研究认为时间之箭是量子力学的记忆缺失之后果，该健忘症抹杀掉了时间有过的向后移动的任何痕迹．     

界面各向异性影响冰晶生长的相场法研究

采用Wheeler模型对果蔬速冻保鲜工艺中的冰晶生长过程进行模拟,研究了各向异性模数、界面能各向异性强度对冰晶生长行为的影响。结果表明:当各向异性模数在(2,6]之间取值时,随着各向异性模数的减小,冰晶形貌的对称性重数降低;在各向异性模数取6时,随着界面能各向异性强度的增加,冰晶形貌由六角星向六重对称发达枝晶转变。因此,通过降低各向异性模数和界面能各向异性强度,能够抑制大冰晶的形成。     

动态冰浆流动的浓度分布及粘性研究

动态冰浆是一种固-液两相流体。文中采用理论模型研究了动态冰浆在非均质流动情况下的冰晶浓度分布,分析了冰晶浓度、冰浆流速、管道直径、冰晶粒径大小对冰浆的动态粘度的影响。分析表明:在高冰晶浓度、低流速情况下,冰浆的平均粘度不仅和冰晶浓度和载流溶液的粘度相关,还受到冰浆流速、管道直径和冰晶颗粒大小的影响。     

静磁场对冰晶成核过程影响的机理分析

常规的冷冻方式会在材料中形成大冰晶从而导致材料品质下降,在冷冻过程中加以磁场辅助可以改善冻结效果。从热力学原理出发,研究静磁场对冰晶成核过程的影响,将静磁场作用以附加自由能引入冰晶成核过程。研究结果表明,静磁场作用可以减小冰晶成核的临界半径和临界功,提高均相成核率,且磁场强度越大,临界半径和临界功越小,成核率越高;水的附加过冷度也随磁场强度的增大而增大,与相关实验数据趋势吻合较好。     

冷冻过程中洋葱细胞胞内冰晶的生长行为研究

细胞胞内冰的形成会导致严重的细胞损伤从而导致低温贮存中的诸多问题。生物组织保存前的预冷过程对胞内冰晶的形成具有重要影响。本文分别采用-1,-5,-10,-20,-50,-80℃/min的降温速率预冷洋葱表皮细胞至-7℃接种冰晶.采用高速摄像仪观察冰晶生长过程,发现了三种模式的胞内冰晶生长行为。模式A:细胞壁结晶后继续在边缘结晶;模式B:细胞壁结晶后,向中心扩散,横贯中心位置;模式C:中心首先结晶,扩散至细胞边缘。最后对三种不同过程的冰晶生长速率及细胞变形度进行了计算分析。     

揭示抗冻蛋白的作用机理

很多生物（如鱼类、昆虫等）体内都含有抗冻蛋白（antifreeze Droteins，AFPs），所以它们在低于冰点的温度下仍能生存。这种蛋白质的存在形式多种多样，不过其作用方式都是相同的——覆盖在冰晶表面并阻止冰晶生长，可有效降低生物体内冰晶的冰点。云杉卷叶蛾（spruce budworm，sbw）体内AFP的功能似乎更为强劲，能够非常有效地保护其安然渡过美国北部和加拿大的严冬。     

微通道内冰晶生长过程的相场模拟

为研究微通道内冰晶生长的微观机理以便提出相应的防结冰措施，建立了微通道内结冰过程的相场模型，模型中引入了实际边界条件的影响(取为第三类边界条件),相场计算中采用随机方法生成晶核。基于有限差分法对相场模型进行了数值求解，对不同边界条件影响强度(以努塞尔数Nu表征)下冰晶生长过程进行了系统研究。研究结果表明：边界对微通道内的冰晶生长影响显著，Nu越大，微通道内冰晶生长第一阶段(冰晶未扩展到边界时)结晶速率越大，使得充分结晶(定义为结晶百分数达到80%)所需总时间越短；同时应在结冰初始阶段对其进行及时干预才能有效防止结冰。     

中纬度卷云中冰晶形状浓度分布的研究

在中纬度卷云冰晶双峰厂分布的基础上,对不同温度下的冰晶粒子的分布进行了计算,得到中纬度卷云的浓度分布谱。计算结果表明：在-15～-55℃时,在所有形状的冰晶粒子中,卷云的散射特性主要由柱状和子弹玫瑰状的冰晶粒子决定,柱状冰晶粒子含量随温度的降低而增加,而板状和子弹玫瑰状则减少。     

定向凝固单晶冰的取向确定与选晶

基于六方冰晶偏振光学特性,定义了用于确定冰晶晶体取向的三个参数:光轴倾角α,消光角β和与冰晶基面(0001)面内晶体学择优方向1120与温度梯度的夹角γ,提出了定量判定冰晶晶体取向的理论基础,并在定向凝固平台上采用偏光显微镜成功实现了冰晶晶体取向的精确主动控制,获得了任意取向的单晶冰.本文成功解决了冰晶的定向凝固晶体取向确定和选择的难题,为冰晶生长过程中相关理论问题的研究提供了有效的途径.     

基于蒙卡模拟的分段γ扫描无源效率刻度方法

针对200 L核废物桶分段γ扫描(SGS)过程中的效率刻度问题,提出了一种效率刻度函数模型,采用MCNP程序计算不同基质密度和γ射线能量条件下的离散断层效率,经过多元非线性回归获取函数参数,从而建立效率刻度函数,实现核废物桶SGS断层效率刻度。对核废物桶样品进行实验分析,结果表明:对于桶内基质分别为密度0.310 g·cm^-3的硅酸铝、密度0.595 g·cm^-3的木质纤维,桶内核素分别为活度3.110×10^5 Bq的点源137Cs、活度1.371×10^5 Bq的点源60Co,在桶内仅有单个点源存在的核素分布极端不均匀情况下,桶内核素活度重建误差在-37.68%~31.52%范围内。本文的方法能够准确有效实现核废物桶SGS断层效率矩阵计算,并确定核废物桶内放射性核素活度,满足实际检测要求。     

细胞尺度冰晶生长行为的相场数值模拟

细胞尺度的冻结损伤机制是实施低温手术及生物材料低温保存的关键,本文围绕低温条件下的微尺度冻结问题,应用相场模型对冰晶的形成过程进行了数值模拟,明确了相场模型相关重要参数的确定方法,并最终得到各向同性条件下,二维平面内冰晶的生长过程及其生长特点.     

雪花在非等温对流场生长过程的模拟

雪花是水蒸气在过冷环境下凝华相变形成的晶体,其生长过程涉及到多个尺度的热力学过程。本文提出了一种结合水蒸气扩散方程、热传导方程和动量守恒方程的改进的元胞自动机法,可以实现二维非等温对流场中雪花生长过程的模拟。研究结果和实验结果可以很好地吻合,验证了该模型的有效性。通过对模拟结果进行分析,研究了雪花生长过程中水蒸气分布、温度分布和对流速度对其形态的影响。     

中纬度卷云光学特性的研究

为研究中纬度卷云的光学散射特性,介绍了冰晶粒子谱的双峰分布模型及中纬度卷云冰水含量的分布模型,并结合冰晶形状分布,建立起一个简单的研究卷云特性的模型,而后计算了在0．5～10μm范围内中纬度卷云的的消光系数、散射系数、吸收系数。计算结果表明：中纬度卷云温度上升时,卷云的光学特性参数随温度变化行为的基本一致;中纬度卷云的...     

90°弯管内冰浆流动特性数值模拟

基于欧拉法建立了冰浆流动的混合模型,对冰浆在90°弯管内的流动特性进行了数值模拟研究,获得了弯管内冰浆的流场和冰晶颗粒的运动轨迹,探讨了弯管管径、曲率半径及冰浆的流速、浓度参数对弯管内冰浆压降的影响,并对弯管压降的模拟结果与实验结果进行对比,两者吻合较好。结果表明:在计算参数范围内,弯管压降随冰浆流速、浓度及弯管曲率半径的增大而增大,随弯管管径的增大而减小;冰浆在弯管内流动形成二次流现象,两个漩涡区域出现在弯管截面两侧;漩涡导致部分冰晶颗粒的运动轨迹发生改变,并使其向弯管下方的负压区聚集,增大了冰晶颗粒的碰撞几率。     

霜层表面部分冰晶升华的实验观测

本文通过显微摄像的手段研究霜层表面冰晶形态演化.霜层充分发展后,部分柱状冰晶在周围冰晶正常生长的同时发生升华,并且升华过程从温度较低的根部开始.对于不同的结霜条件,柱状冰晶的升华过程可能以颈部熔断或者顶部融化两种不同方式结束.霜层表面存在复杂的温度和蒸汽浓度分布,局部出现负值的过饱和度是产生这种反常升华现象的主要原因.