单向冻融处理中界面与刚性颗粒的相互作用I.实验现象

使用Bridgman单向冷冻实验对毫米量级刚性颗粒与界面的相互作用进行可视化研究，观察到低速冷冻、中速冷冻、高速冷冻下三种不同现象，经典润滑理论指出，颗粒与界面之间总是存在极小的间隙，颗粒被推挤时，周围流体会流入到此间隙中，以供应相变过程中的界面成长，低速冷冻时界面首先要克服底面摩擦力才能推动颗粒；中速冷冻时颗粒周围的水有足够的时间补充到颗粒与界面的间隙中，颗粒可被界面持续推挤；高速冷冻时此间隙来不及补充液体，颗粒被界面包陷，低、中速冷冻时，界面呈直线；高速冷冻时，界面出现大量针状冰品，界面表现出在液体底表和上表面不同步的斜面，差异宽度会随冷冻速度降低而减小。