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晶核

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拼音:jinghe

英文名稱:crystal nucleus  

性質(zhì)

1、晶體的生長中心。聚合物結(jié)晶的晶核尺寸在高分子鏈方向為7.5~30納米,在側(cè)向為0.4~2納米。晶核可分為兩類:一類是由聚合物因熱漲落形成的結(jié)晶中心,稱均相成核;另一類是由于某種高熔點異相體的存在使客體的表面形成結(jié)晶中心,稱異相成核。聚合物的結(jié)晶速度受成核速率的控制,外加的成核劑可有效地控制聚合物的結(jié)晶速度,借以達到改善材料性能的目的。聚合物的成核劑大多是無機或有機化合物,或是熔點較高的聚合物。

均相成核的理論解釋是基于經(jīng)典熱力學(xué)的分析。其基本思想是把成核視為過飽和蒸氣或溶質(zhì)的凝聚。這個體系吉布斯函數(shù)的改變(ΔG)包括半徑為r 的晶核形成時的體系吉布斯函數(shù)的改變 (ΔGr)和表面能的增加(ΔGs)兩個部分,設(shè)晶核近似為球形,則:

式中ΔFr表示晶核單位體積的吉布斯函數(shù)變量;σ表示晶核單位面積的表面能。晶核在形成時,一定要超過臨界半徑值rc。再繼續(xù)長大時,其體系吉布斯函數(shù)就會降低,晶核才能穩(wěn)定生長。這個經(jīng)典的成核理論雖然經(jīng)常為人們所引用,但由于它把宏現(xiàn)的熱力學(xué)量用于極微小的晶核,故只是一種近似的處理。

非均相成核的理論是在均相成核經(jīng)典理論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它能定性地說明在什么條件下外來粒子可以使晶核優(yōu)先在這里形成,解釋了一些結(jié)晶現(xiàn)象。

2、過飽和溶液中存在的溶質(zhì)的集合體。如在某一尺寸以下則消滅,以上則生長。達到這一臨界尺寸的集合體稱為晶核。晶體半徑r與晶體所有的自由能之間的關(guān)系。如r<re,則隨著r的變小,自由能減小而趨于穩(wěn)定;如r>re,則隨著r的變大,自由能也減小而趨于穩(wěn)定。此re稱為臨界半徑。re為過飽和度的函數(shù),過飽和度越大,re越小,越容易產(chǎn)生晶核。

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