对于通过冰模板法制备的多孔材料，冰晶的生长规律对其孔隙结构的形成具有显著影响。在本研究中，对壳聚糖冷冻凝胶原料溶液中冰晶的生长速率和快速生长过程进行了模拟。首先，使用差示扫描量热法（DSC）测定了壳聚糖溶液的冰点，并构建了凝固-熔融相平衡模型。其次，通过分子动力学模拟测量了壳聚糖溶液中冰晶的生长速率（ICGR）。基于模拟数据，建立了一个改进的经验模型，该模型能够描述温度和多组分浓度对 ICGR 的影响。最后，利用自主开发的模型，对快速生长阶段冰晶尺寸的动态变化规律、近壁面固-液界面的扩展动力学以及多晶核竞争过程中冰晶晶界的位置进行了模拟和预测。相关研究表明，基于相对密度偏差累积函数确定冰晶界面是客观且准确的。基于溶剂过饱和度拟合多组分溶液中的 ICGR 是合理且可行的。初始结晶温度、溶液浓度以及初始结晶时间的差异对快速生长阶段的生长动力学和冰晶控制区尺寸具有显著影响。本研究提出的 ICGR 模型可为模拟冰晶快速生长阶段提供必要的理论支持，也为进一步探索壳聚糖溶液中的晶体生长过程以及冷冻凝胶的孔结构形成规律奠定坚实基础。• 提出了一种在分子模拟中确定液-固界面更为客观和精确的方法。• 建立了考虑多组分溶质浓度和温度影响的数学模型。• 预测了壳聚糖溶液中冰晶的快速生长过程。
Chen et al. (Fri,) 对该问题进行了研究。