2~6GPa下冲击水的液/固相变研究

摘要

基于轻气炮加载平台，自主研发了一套透光性原位检测系统，该系统可直接用于观测透明样品在冲击加载过程中透光性的变化历史。实测数据表明，该装置具有良好的稳定性、可重复性和灵敏度，为探究极端条件下物质的相变动力学机制提供了有效的检测手段。探究了2～6GPa，280～440K范围内冲击水/冰体系的相变问题，得到结论如下：(1)冲击导致的水冻结可以在纳秒时间尺度内发生。压力越高，相变迟豫时间越短，样品透光性达到稳定值的用时也越短；(2)基于光散射原理与相变动力学理论，分析得到了冲击加载过程中透光性下降的原因；(3)通过改变样品厚度，研究了在不同温度、压力强条件下的相变细节，发现在石英窗口诱导作用下，冲击水在平衡相图中熔化线附近的液相区就能发生相变。可见尽管深入冰VII相区能带来较大相变驱动力，但并非是石英诱导下水相变的必要条件。

目录

声明

第1 章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 研究现状

1.2.1 水的分子结构

1.2.2 静高压研究现状

1.2.3 动高压研究现状

第2 章气体炮动态加载原理与技术

2.1一级气体炮工作原理

2.2 冲击实验原理

2.2.1 飞片撞击基板

2.2.2 冲击波对样品进行一次冲击加载

2.3 磁测速原理

2.4 样品设计原理

2.4.1样品的宽厚比

2.4.2 样品的追赶比

第 3 章光散射原理与经典成核理论

3.1光散射原理

3.2经典成核理论

3.2.1 均匀成核

3.2.2非均匀成核

第4 章透光性原位检测系统

4.1现有的透光性测试装置及其存在的问题

4.2 透光性原位检测系统原理

4.2.1光源特性

4.2.2 电探针安装

4.2.3 线路连接

4.2.4 靶体装配

4.2.5 装置优点

第5 章实验结果与讨论

5.1 冲击加载基本条件及实验材料参数

5.2 利用透光性原位检测系统探究苯的结晶相变

5.3 利用光散射发研究水的冲击结晶相变

5.4 不同冲击波作用时间下水的液/固相变细节研究

全文总结与展望

全文研究的主要成果与创新之处

尚需进一步研究解决的问题

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文及科研成果