本報訊 中科院化學所綠色印刷院重點實驗室王健君課題組，通過在表面上引入納米成核劑的方法，排除冰晶成核及冰晶生長過程中釋放的潛熱對冰晶形貌的影響，研究了不同浸潤性固體表面上的冰晶生長。相關成果日前發表于美國《國家科學院院刊》，并被《自然》雜志作為亮點文章報道。
輸電設備、飛行器、船舶及地面交通工具等表面結冰會影響這些設備正常運行，嚴重時對經濟和民生造成巨大損失。2008年年初，我國南方地區遭受冰雪災害，直接經濟損失達上千億元。解決冷表面結冰問題的關鍵是從分子層面理解并控制冰在冷表面上的生長。冷表面上的冰晶形貌是水分子與固體表面相互作用的結果。近年來，不少理論和實驗研究固體表面水分子的微觀結構，但冰晶的宏觀形貌和固體表面水分子的微觀結構的相互關系卻是未解之謎。
王健君課題組通過近8年的時間，自主搭建了不同尺度下觀察表面冰晶成核、冰晶生長及冰晶重結晶等過程的研究平臺。最近，他們又研究了不同浸潤性固體表面上的冰晶生長。研究發現，當固體表面的接觸角小于一個臨界值時，冰晶沿著表面生長；而當固體表面的接觸角大于這個臨界值時，冰晶離開表面生長。
他們還與美國林肯大學曾曉成課題組合作，通過分子動力學模擬發現固體表面類冰界面水的存在與否是決定冰晶生長的關鍵原因；同時，實驗和模擬都證實，冰晶生長模式轉換的臨界接觸角值約為35度，從而建立了界面水的微觀結構與宏觀冰晶形貌之間的關系。（柯訊）
《中國科學報》 (2017-12-14 第1版 要聞)
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