En måde at overvinde superkøling på

Forskere ved Osaka University, Panasonic Corporation, og Waseda University brugte scanningselektronmikroskopi (SEM) og røntgenabsorptionsspektroskopi til at bestemme, hvilke tilsætningsstoffer der inducerer krystallisation i superkølede vandige opløsninger. Dette arbejde kan føre til udvikling af nye energilagringsmaterialer baseret på latent varme.

Hvis du sætter en flaske vand i fryseren, du vil forvente at trække en solid cylinder af is efter et par timer. Imidlertid, hvis vandet har meget få urenheder og efterlades uforstyrret, det må ikke fryses, og i stedet forblive som en underafkølet væske. Vær forsigtig, fordi denne tilstand er meget ustabil, og vandet krystalliserer hurtigt, hvis det rystes, eller hvis der tilsættes urenheder - som mange YouTube -videoer vil vidne om. Superkøling er et fænomen, hvor en vandig opløsning bevarer sin flydende tilstand uden at størkne, selvom temperaturen er under frysepunktet. Selvom der er lavet mange undersøgelser af tilsætningsstoffer, der udløser frysning af superkølende væsker, detaljerne i mekanismen er ukendte. En potentiel anvendelse kan være materialer til latent varmelagring, som er afhængige af frysning og smeltning for at opfange og senere frigive varme, som en genanvendelig frysepakke.

Nu, et team af forskere ledet af Osaka University har vist, at sølvnanopartikler er meget effektive til at fremkalde krystallisering i clathrathydrater. Clathrate-hydrater ligner fysisk is og er sammensat af hydrogenbundne vandbure med gæstemolekyler indeni. "Brug af SEM med fryse-fraktur-replika-metoden, vi fangede det øjeblik, hvor en spirende klynge indhyllede en sølvnanopartikel i den vandige opløsning af latente varmelagringsmaterialer, " forklarer den tilsvarende forfatter professor Takeshi Sugahara. Dette sker, fordi nanopartiklerne tjener som et "frø, " eller kernedannelsessted, for at danne små klynger.

Når dette først er startet, de resterende opløste stoffer og vandmolekyler kan hurtigt danne yderligere klynger, og derefter fører klyngefortætning til krystallisationen. Forskerne fandt ud af, at mens sølvnanopartikler havde en tendens til at fremskynde dannelsen af ​​disse klynger, andre metal nanopartikler, såsom palladium, guld, og iridium fremmer ikke krystallisation. "Den superkølende undertrykkelseseffekt opnået i denne undersøgelse vil bidrage til at opnå den praktiske anvendelse af clathrathydrater som latente varmelagringsmaterialer, " siger professor Sugahara. Materialedesignretningslinjer for forbedret superkølingskontrol, som beskrevet i denne undersøgelse, kan føre til anvendelse af latente varmelagermaterialer i solenergi og varmegenvindingsteknologier med forbedret effektivitet.