物理科技生物学-PHYICA

研究人员突破了水结冰的极限

物理学 2022-09-30 23:59:36

休斯顿大学制作 微小水滴的冰点对动物在寒冷环境中的生存起着至关重要的作用,因为细胞内的冻结水滴会导致细胞破裂和死亡

学分:休斯顿大学 虽然这是科学的一大谜团,但是水变成冰的过程经常会被人们遗忘,因为人们认为这就是发生的事情

但是它是如何以及为什么会发生的,这是像哈蒂·哈塞米这样的冰科学家密切关注的主题,他是休斯顿大学机械工程的卡伦副教授

为了在分子水平上观察水结晶成冰的过程,哈塞米报道了迄今为止对这一过程最好的观察:水冰相变直径低至2纳米

然后当哈塞米检查这些微小的粒子时,他又有了另一个发现

他可以打破水结冰时的限制,通过让微小的水滴接触像凝胶或脂质这样的软界面来保持它们的液态

“我们发现,如果水滴与软界面接触,冻结温度可能会明显低于硬表面

哈塞米在《自然通讯》上报道说:“而且,如果一个几纳米的水滴接触到一个柔软的界面,它可以避免冻结到-44摄氏度。”

水滴的冻结温度极限是-38℃

也就是说,任何水滴都会在0℃到-38℃之间的某个温度下冻结

直到现在,低于这个温度,冰冻是不可避免的

冷冻如此微小的水滴的过程对动物在寒冷环境中的生存起着至关重要的作用,因为细胞内的冷冻水滴会导致细胞破裂和死亡

该过程在气候预测、云条件、器官冷冻保存以及暴露于结冰条件下的技术(如飞机和风力涡轮机)中也发挥着关键作用

“实验探测几个纳米水滴的冻结温度一直是一个未解决的挑战

在这里,通过新开发的计量仪,我们已经能够探测从微米级到2纳米级的水滴冻结,”哈塞米说

此前,哈塞米利用一种叫做应力定位的新概念,为航空航天应用创造了一种防冰材料

他目前的发现有助于更好地理解自然现象,并为进一步设计用于风力发电、风能和基础设施甚至冷冻保存系统的防冰系统提供指导

来源:由phyica.com整理转载自PH,转载请保留出处和链接!

本文链接:http://www.phyica.com/wulixue/24455.html

发表评论

用户头像 游客
此处应有掌声~

评论列表

还没有评论,快来说点什么吧~