Мягкие поверхности удерживают воду в жидком состоянии ниже предела замерзания

810

Все мы знаем, что вода замерзает при 0 ° C, но на самом деле все не так просто. Новые эксперименты Хьюстонского университета показали, что крошечные капельки могут оставаться жидкими вплоть до очень низких температур, если они находятся в контакте с мягкой поверхностью.

Точка замерзания воды не является жесткой границей — это скорее отправная точка, с которой молекулы воды начнут замерзать.

Первыми переключаются те, кто подвергается воздействию холодного воздуха на поверхности, и кристаллы льда, которые они образуют, заставляют соседние молекулы также замерзать. Этот процесс продолжается до тех пор, пока весь водоем не станет льдом.

Для любой данной капли воды она замерзнет где-то между 0 ° C и -40 ° C (так называемая переохлажденная вода). Но для нового исследования ученым удалось сохранить некоторые особенно крошечные капли в жидкой форме при температуре до -44 ° C.

Ключевым моментом, по мнению команды исследователей, является тип поверхности, с которой контактирует вода.

Кристаллы льда легко образуются на твердых поверхностях, но более мягкие поверхности, такие как масла или гели, могут дольше подавлять это образование. А более мелкие капли могут оставаться жидкими даже дольше, чем более крупные.

Чтобы ближе познакомиться с физикой перехода вода-лед, ученые экспериментировали с каплями воды размером всего два нанометра. Для этого исследователи ограничили воду порами мембраны из анодированного оксида алюминия. Нанокапли были окружены октановым маслом, чтобы поверхность оставалась «мягкой».

«Экспериментальное определение температуры замерзания капель воды в несколько нанометров было нерешенной задачей», — говорит Хади Гасеми, автор исследования. «Здесь, благодаря недавно разработанной метрологии, мы смогли измерить замерзание капель воды от микронного до 2-нм».

Ученые говорят, что находка может помочь разработать новые методы уменьшения образования льда на поверхности самолетов, ветряных турбин и другой инфраструктуры. Это также может привести к усовершенствованию систем криоконсервации продуктов питания или тканей, которые не повреждают клетки из-за образования кристаллов льда.

Исследование было опубликовано в журнале Nature.

Смотрите также:
Подписаться
Уведомление о
guest
0 Комментарий
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии