非线性物理形态发生扩散限制系统生长宏观模型-PLD试验室.PDF

非线性物理：形态发生 非线性物理：形态发生 扩散限制系统生长：宏观模型 形态发生动力学 宏观处理 扩散系统中形态发生动力学 微观处理 扩散行 毛细作用、 为导致 化学反应等 的效应 导致的效应 可以包括形 中心问题 本人相对比 态发生问题 较熟悉，特 形态形成 中的主要效 别是共晶问 应和处理方 特征尺度 题有一些研 法。 究。 动力学转变 非线性物理：扩散限制系统的形态发生问题 非线性物理：扩散限制系统的形态发生问题 实验现象：自由与定向生长 1. 晶体生长是一个普遍的现象，而且观测很容易，例如过饱和结晶 之类。 2. 最简单的晶体生长(枝晶)应该是纯物质的固相与其周围过冷液相 共存。热力学上，一旦一个晶体超过一定体积，其生长过程是自 发的。问题一：临界体积^_^ 。 3. 在固体生长过程中会释放出潜热，加热固体，从而抑制生长进行 。潜热必须通过液相扩散出去才能允许固相继续生长。表征这一 现象的是由液相指向固相的温度梯度。 4. 更复杂一点的体系是系统含有第二组元，作为杂质存在。这时固 相生长可以在等温条件下进行。通过仔细调节实验可以使得体系 液态过冷到固相线以下某个值。当然一旦存在一个固相核心，生 长立即进行。 非线性物理：扩散限制系统的形态发生问题 非线性物理：扩散限制系统的形态发生问题 1. 我们多了一个过程：除热扩散之外，存在着组分扩散。后者一般 比前者慢很多，所以潜热导致的效应可以忽略。所以这个生长过 程中体系温度可以认为是不变的，即所谓等温生长条件。^_^ 2. 这样的生长过程出现了所谓的组分过冷constitutional supercooling 。分析这个过程可以知道，因为固相溶质排除，生长的控制过程 变成了固相界面前面的浓度梯度。 非线性物理：扩散限制系统的形态发生问题 非线性物理：扩散限制系统的形态发生问题 1. 自由生长最有名的实验就是自由枝晶生长了，见下图。注意到自 由生长时系统过冷是外设量，而生长速率或者形成的形态特征尺 度等等是因变量。 自由生长模式中的丁二氰 枝晶 两种自由生长系统: (1) 纯 物质；(2) 多元物质。两者 都可以实现枝晶生长。 非线性物理：扩散限制系统的形态发生问题 非线性物理：扩散限制系统的形态发生问题 1. 另外一种生长模式是所