界面能对纳米尺度冰熔化的影响

【摘要】：晶体熔化是自然界中一个常见的现象,也是材料科学中一个重要的相变过程,虽然研究了一个多世纪,但是其机理至今还很不清楚。 近来的实验研究表明,晶体熔化最开始在表面或界面处发生,这就是说,晶体表面或界面的状态和数量会决定熔化的热力学。而晶体表面或界面的数量是和晶体颗粒尺寸相关联的：颗粒尺寸越小,表面或界面数量越多。关于尺寸对熔化的影响,文献中有较为系统的数据报道；而关于表面或界面的状态对熔化的影响,还没有确切的结论,甚至还没有系统的数据,主要是由于在实验上很难实现可控的改变表面或界面的性质。 本文以有序介孔二氧化硅(SBA-15)为载体,首先制备出了2nm到8nm的一系列不同孔径的样品,然后用一系列不同的硅烷偶联剂来可控的改变SBA-15介孔的表面(改变水与SBA-15基体的接触角),最后利用热分析测定SBA-15介孔中冰的熔点随界面能的变化关系。 结果表明,不同界面状态的SBA-15样品中冰的熔点的尺寸效应基本一致,亦即,就当前的样品体系而言,界面能对熔点没有可探测的影响。