晶核

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拼音:jinghe

英文名称:crystal nucleus  

性质

1、晶体的生长中心。聚合物结晶的晶核尺寸在高分子链方向为7.5~30纳米,在侧向为0.4~2纳米。晶核可分为两类:一类是由聚合物因热涨落形成的结晶中心,称均相成核;另一类是由于某种高熔点异相体的存在使客体的表面形成结晶中心,称异相成核。聚合物的结晶速度受成核速率的控制,外加的成核剂可有效地控制聚合物的结晶速度,借以达到改善材料性能的目的。聚合物的成核剂大多是无机或有机化合物,或是熔点较高的聚合物。

均相成核的理论解释是基于经典热力学的分析。其基本思想是把成核视为过饱和蒸气或溶质的凝聚。这个体系吉布斯函数的改变(ΔG)包括半径为r 的晶核形成时的体系吉布斯函数的改变 (ΔGr)和表面能的增加(ΔGs)两个部分,设晶核近似为球形,则:

式中ΔFr表示晶核单位体积的吉布斯函数变量;σ表示晶核单位面积的表面能。晶核在形成时,一定要超过临界半径值rc。再继续长大时,其体系吉布斯函数就会降低,晶核才能稳定生长。这个经典的成核理论虽然经常为人们所引用,但由于它把宏现的热力学量用于极微小的晶核,故只是一种近似的处理。

非均相成核的理论是在均相成核经典理论的基础上发展起来的。它能定性地说明在什么条件下外来粒子可以使晶核优先在这里形成,解释了一些结晶现象。

2、过饱和溶液中存在的溶质的集合体。如在某一尺寸以下则消灭,以上则生长。达到这一临界尺寸的集合体称为晶核。晶体半径r与晶体所有的自由能之间的关系。如r<re,则随着r的变小,自由能减小而趋于稳定;如r>re,则随着r的变大,自由能也减小而趋于稳定。此re称为临界半径。re为过饱和度的函数,过饱和度越大,re越小,越容易产生晶核。

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