晶核

晶核

晶體的生長中心。聚合物結晶的晶核尺寸在高分子鏈方向為7.5~30納米,在側向為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晶中心,稱均相成核 ;另一類是由於某種高熔點異相體的存在使客體的表面形成結晶中心,稱異相成核。

性質

1、 晶體的生長中心。 聚合物 結晶的晶核尺寸在 高分子鏈方向為7.5~30納米,在側向為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 結晶中心,稱 均相成核 ;另一類是由於某種高熔點異相體的存在使客體的表面形成結晶中心,稱 異相成核。 聚合物的結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晶速度,藉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於 經典熱力學的分析。其基本思想是把成核視為 過飽和蒸氣或 溶質的凝聚。這個體系 吉布斯函式的改變(Δ )包括半徑為 的晶核形成時的體系吉布斯函式的改變 (Δ )和表面能的增加(Δ )兩個部分,設晶核近似為球形,則:

式中Δ 表示晶核單位體積的 吉布斯函式變數; 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 c。再繼續長大時,其體系吉布斯函式就會降低,晶核才能穩定生長。這個經典的成核理論雖然經常為人們所引用,但由於它把宏現的 熱力學量用於極微小的晶核,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典理論的基礎上發展起來的。它能定性地說明在什麼條件下外來粒子可以使晶核優先在這裡形成,解釋了一些 結晶現象。

2、 過飽和溶液中存在的 溶質的集合體。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 自由能之間的關係。如r<re,則隨著r的變小, 自由能減小而趨於穩定;如r>re,則隨著r的變大,自由能也減小而趨於穩定。此re稱為臨界半徑。re為 過飽和度的函式,過飽和度越大,re越小,越容易產生晶核。

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