
【化】 rate of crystallization
crystal; crystallization; crystallize
【化】 crystallization
【医】 Crys.; crystal; crystallization
rate; speed; tempo; velocity
【化】 rate; speed
【医】 speed; velocity
结晶速率的汉英词典释义与科学解析
结晶速率(Crystallization Rate)指物质从液态或非晶态转变为晶态过程中,单位时间内形成晶体并完成结构有序化的速度。该参数是材料科学、化学工程等领域的核心概念,常用于表征材料的热力学稳定性和加工性能。
结晶速率包含两个关键过程:成核速率(Nucleation Rate,单位时间内形成晶核的数量)和生长速率(Growth Rate,晶体边界向外扩展的速度)。两者共同决定最终晶体尺寸和分布(来源:《材料科学大辞典》,中国科学出版社,2019)。
$$
G = frac{Delta T}{T_m}
$$
其中$Delta T$为过冷度,$T_m$为熔点。
常用技术包括差示扫描量热法(DSC)、X射线衍射(XRD)和偏光显微镜观测。例如,DSC通过熔融峰面积计算结晶度,公式为:
$$
X_c = frac{Delta H}{Delta H_0} times 100%
$$
其中$Delta H$为实测熔融焓,$Delta H_0$为完全结晶材料的理论熔融焓(来源:国际标准ISO 11357-3:2018)。
结晶速率是指物质在结晶过程中形成晶体的快慢程度,通常被定义为结晶过程进行到一半所需时间的倒数。这一概念在材料科学、化学工程等领域有重要应用,其具体含义和影响因素如下:
物理意义
结晶速率综合反映了结晶体系中晶核形成速率和晶体生长速率的共同作用结果。在饱和溶液中,当溶解速率等于结晶速率时,系统达到动态平衡。
数学表达
可通过以下公式表示:
$$
结晶速率 = frac{1}{t{1/2}}
$$
其中$t{1/2}$为结晶过程完成50%所需时间。
根据权威研究,主要因素包括:
分子结构特性
温度作用
存在典型温度曲线关系(见图示):
外部条件
| 因素 | 作用机制 | 案例 |
|------------|----------------------------|--------------------------|
| 成核剂 | 提供稳定晶核加速结晶 | 聚酯材料添加超官能团 |
| 分子量 | 分子量越大,链段运动越迟缓 | 高分子聚合物结晶变慢 |
| 溶剂/应力| 诱导分子链排列 | 拉伸加工促进结晶 |
在工业结晶过程中(如连铸钢生产),通过控制过饱和度、机械搅拌等参数调控结晶速率,可优化晶体纯度与形貌。例如电磁搅拌引起的白亮带现象,正是结晶速率分布不均导致的典型结果。
注:更详细的温度-结晶速率曲线图及公式推导可参考中的模型。
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