“一个想法的泡沫引起了关于冷冻的新研究”

科学探索一般是为什么开始的？

弗吉尼亚理工大学的研究者不仅回答了来自youtube视频的问题，也可能改变了人们对冻结过程的看法。

曾任弗吉尼亚理工大学研究员jonathan boreyko，工程学院机械工程助理教授。 他的学生研究者正在看关于肥皂泡冻结的youtube视频。 喜欢泡沫周围漂浮的冰晶，工程师想知道是什么原因引起的这种现象。

boreyko和学生研究者farzad ahmadi和saurabh nath是工程专业的研究生，christian kingett是2019年毕业的工程科学与力学系的研究员，他进行了文献研究，发现没有人研究过肥皂膜和泡沫冻结。

该小组的调查结果以简单的理由开始，刊登在自然通信杂志上，解释了冰晶跳跃在泡沫中旋转的物理背后的物理因素，改变了对过程的看法。 冷冻。

首先用冷冻基质在实验室冷冻气泡，boreyko解释说。 发现泡沫从底部冻结到某个点后停止。 我们就像在视频里看到的那样可爱'； 雪球效应'； 。 但是，farzad建立了能够根据气泡大小和气温准确预测冻结前锋位置的优秀模型。

由于气泡外壳在显微镜下很薄，实验室内的温暖空气体温度阻止了气泡在寒冷阶段完全冻结。 移动到步入式冰箱，小组再次尝试了实验。 我相信他们会发现浮游的冰晶是怎么形成的。

起初，我们也没有在冰箱里看到它，boreyko说。 但是，我们再次试图把泡沫存放在冰上，而不是干燥的基质上。 这就是我们看到的。

在零下20℃采用冰基质时，气泡迅速充满悬浮结晶，加速了气泡的完全冻结，睁开了研究者的眼睛。

艾哈迈迪说，在冰冷的基质中堆积气泡后，气泡开始冻结，释放热量。 在这种情况下，泡沫的底部比泡沫的其他部分暖和。 是冻结加热。

水分子融合成紧密堆积的固体晶格后，释放出分子能量，在气泡顶部产生约14度的负温度，在冷冻基部产生负6度的温度差。

表面张力随从上到下的温度梯度而变化。 ahmadi说。 这种紧张导致了从炎热到寒冷的潮流。

这个流程叫做marangoni flow。 如果在冻结的气泡中产生，流动会从气泡底部撕裂冰晶，围绕液体壳旋转，在那里扩大到整个气泡冻结。

以前认为冻结物的速度取决于冻结尖端的生长速度，boreyko说。 这表明，冷冻诱导的maragoni flow从底部去除的冰晶中生成数百个多余的冷冻前线。 因此，我们意识到这不仅仅是尖端增长的速度，在我们泡沫般的情况下，操作这个系统几百个冻结尖端可以合作更快地冻结某些东西。

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