Центр измерения свойств конвергенции, группа Frontier in Extreme Physics в Корейском научно-исследовательском институте стандартов и науки (KRISS, президент Санг-Рёул Парк) преуспели в создании льда комнатной температуры и контролировали его рост, динамически сжимая воду до давления выше 10000. атмосферы. Систематически изменяя степень сжатия, исследовательская группа обнаружила внезапный морфологический переход от трехмерного льда к двумерному. Тщательное исследование раскрыло основной механизм аномального перехода роста, который проявляется в формах изменения формы и скорости роста льда.
Такая технология и явления высокого давления могут оказать существенное влияние на широкий спектр практических приложений – биология, продукты питания, медицина и авиакосмическая промышленность.
Эта технология важна тем, что размер, форму и скорость роста льда можно искусственно контролировать независимо от температуры.
Лед, наблюдаемый в природе, состоит из более чем 10 000 кристаллов, включая гексагональные пластины, столбики и дендриты. Такие ледяные кристаллы различной формы вызывают любопытство к природе, а также имеют важное промышленное применение. В частности, регулирование кристаллов льда с помощью давления, а не температуры может решить существующие проблемы со льдом, поэтому к этому стремлению есть большой интерес.
Типичный пример – продукты.
Когда мясо замораживается при нормальном атмосферном давлении, образуются гексагональные пластинчатые кристаллы льда с игольчатыми углами, которые вызывают повреждение клеток и тканей. Вот почему мясо из морозильной камеры менее сочное и не такое вкусное, как незамороженное. Однако, когда мясо замораживается под высоким давлением, образуются кристаллы льда различной формы, которые не имеют острых углов, что способствует сохранению качества мяса.
Лед, образующийся на самолетах, может стать причиной поломок и несчастных случаев в самолетах. В снежные дни и на высоте 10000 м, где температура опускается ниже 40? ниже нуля на крыльях самолета образуется лед.
Когда кристаллы льда образуются ненормально, форма крыла изменяется, что ухудшает подъемную силу. Таким образом, контроль скорости роста и формы кристаллов льда сильно влияет на безопасность и эффективность эксплуатации самолета.
Ведущие научные сотрудники KRISS Юн-Хи Ли, Сухеён Ли и Гын У Ли разработали устройство «динамическая ячейка с алмазной наковальней в реальном времени», которое может создавать давление, в 5 000 000 раз превышающее атмосферное давление, и применили это устройство для изучения роста льда. под высоким давлением.
В результате исследовательской группе удалось сжать воду при комнатной температуре для образования льда под высоким давлением и преобразовать трехмерный октаэдрический лед в двумерный лед в форме крыла с помощью динамического контроля давления.
Эта технология представляет собой независимую технологию, которая может одновременно измерять давление, объем, изображение и молекулярную структуру материалов путем интеграции технологий управления движением и измерения молекулярной вибрации в ячейку с алмазной наковальней, которая реализует среду с чрезвычайно высоким давлением.
Традиционно в центре внимания подобных исследований был контроль температуры и концентрации; четкое наблюдение за быстрым ростом кристаллов было невозможно из-за задержки во времени из-за неизбежной тепловой и массовой диффузии. С другой стороны, давление позволило незамедлительно и равномерно применить и преодолеть существующие ограничения, так что процесс кристаллизации молекул воды можно понять в деталях и контролировать.
Главный исследователь KRISS Юн-Хи Ли сказал: «Применение технологии замораживания под высоким давлением может привести к новым формам кристаллов льда и процессам замораживания, чтобы сохранить вкус и свежесть продуктов. Ожидается, что применение этой технологии в системе холодовой цепи, которая в настоящее время используется в логистике свежих продуктов, приведет к дальнейшему повышению конкурентоспособности продуктов питания."
Главный научный сотрудник KRISS Кын У Ли объяснил, что «эту технологию можно применять для анализа различных кристаллических структур; диапазон областей применения бесконечен.«Кроме того, главный научный сотрудник Сухеён Ли продолжил:« Новые характеристики материалов могут быть обнаружены в экстремальных условиях, например, при чрезвычайно высоком давлении, поэтому наука и технологии, которые достигли пределов, могут быть продвинуты дальше к новым измерениям."