
【化】 rate of crystallization
crystal; crystallization; crystallize
【化】 crystallization
【醫】 Crys.; crystal; crystallization
rate; speed; tempo; velocity
【化】 rate; speed
【醫】 speed; velocity
結晶速率的漢英詞典釋義與科學解析
結晶速率(Crystallization Rate)指物質從液态或非晶态轉變為晶态過程中,單位時間内形成晶體并完成結構有序化的速度。該參數是材料科學、化學工程等領域的核心概念,常用于表征材料的熱力學穩定性和加工性能。
結晶速率包含兩個關鍵過程:成核速率(Nucleation Rate,單位時間内形成晶核的數量)和生長速率(Growth Rate,晶體邊界向外擴展的速度)。兩者共同決定最終晶體尺寸和分布(來源:《材料科學大辭典》,中國科學出版社,2019)。
$$
G = frac{Delta T}{T_m}
$$
其中$Delta T$為過冷度,$T_m$為熔點。
常用技術包括差示掃描量熱法(DSC)、X射線衍射(XRD)和偏光顯微鏡觀測。例如,DSC通過熔融峰面積計算結晶度,公式為:
$$
X_c = frac{Delta H}{Delta H_0} times 100%
$$
其中$Delta H$為實測熔融焓,$Delta H_0$為完全結晶材料的理論熔融焓(來源:國際标準ISO 11357-3:2018)。
結晶速率是指物質在結晶過程中形成晶體的快慢程度,通常被定義為結晶過程進行到一半所需時間的倒數。這一概念在材料科學、化學工程等領域有重要應用,其具體含義和影響因素如下:
物理意義
結晶速率綜合反映了結晶體系中晶核形成速率和晶體生長速率的共同作用結果。在飽和溶液中,當溶解速率等于結晶速率時,系統達到動态平衡。
數學表達
可通過以下公式表示:
$$
結晶速率 = frac{1}{t{1/2}}
$$
其中$t{1/2}$為結晶過程完成50%所需時間。
根據權威研究,主要因素包括:
分子結構特性
溫度作用
存在典型溫度曲線關系(見圖示):
外部條件
| 因素 | 作用機制 | 案例 |
|------------|----------------------------|--------------------------|
| 成核劑 | 提供穩定晶核加速結晶 | 聚酯材料添加超官能團 |
| 分子量 | 分子量越大,鍊段運動越遲緩 | 高分子聚合物結晶變慢 |
| 溶劑/應力| 誘導分子鍊排列 | 拉伸加工促進結晶 |
在工業結晶過程中(如連鑄鋼生産),通過控制過飽和度、機械攪拌等參數調控結晶速率,可優化晶體純度與形貌。例如電磁攪拌引起的白亮帶現象,正是結晶速率分布不均導緻的典型結果。
注:更詳細的溫度-結晶速率曲線圖及公式推導可參考中的模型。
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