Recalescent dendritic morphology during supercooled droplet freezing

过冷液体处于亚稳态, 其非平衡凝固过程常伴随复辉现象, 并爆发式生成大量离散分布的枝晶, 这些枝晶的形貌特征与演化机制不仅决定了冰的微观结构, 也是理解复杂材料(如合金、半导体单晶硅等)非平衡相变中界面动力学的关键. 为探究过冷液滴冻结复辉阶段枝晶形貌特征的形成机制及热-动力学根源, 本文将三维液滴与Hele-Shaw cell中液滴冻结实验结果相结合, 系统考察了液滴在不同表面温度下的复辉枝晶生长过程. 实验结果表明：随着表面温度的降低, 复辉枝晶形貌发生明显转变, 从离散枝晶演化为簇状晶体, 最终形成叠簇网状枝晶; 同时, 枝晶直径由粗(约88~156 μm)显著细化至细(约11~37 μm), 整体生长形态呈现细密紧凑化趋势. 本研究进一步定量分析了表面温度与枝晶平均直径、枝晶平均长度、枝晶孔隙率以及液滴不同高度冰相占比之间的关联, 为揭示过冷液滴冻结微观机制及调控枝晶组织形貌提供了重要的实验依据.