[發明專利]一種獲得過冷溶液的裝置及其制造方法

有效

• 申請號: 201410023374.5
• 申請日: 2014-01-20
• 公開（公告）號: CN103776198A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 孫建軍;黃宗雄;楊森;郭俊瑋
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: F25B29/00
• 分類號: F25B29/00
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明涉及一種獲得過冷溶液裝置，本發明可以通過加入制冷劑和利用電流加熱，很容易實現對第二金屬導熱棒下端附近過冷溶液溫度的控制。它適合研究過冷水的物理化學性質，以及研究生物分子和生物體在過冷極端條件下的行為提供了可能，并在大氣科學，航空和低溫生物學研究方面也有重要作用。

背景技術

水是生命體的重要組成部分。當溫度低到冰點0℃之下，仍然不會結冰的水叫過冷水。一般情況下，生物體的溫度下降到低于0℃，細胞外的冰晶生成并結冰，導致細胞外的高濃度的電解質生成，使得細胞脫水死亡。通常情況下，生命體在低于0℃時就會死亡。然而，在極端條件下有些生物仍然能夠存活。例如，多種極地魚生活在-1.9?℃的極端環境中。制造過冷水的方法主要有直接制冷大體積的水和制冷小體積水的方法。因為很難除去大體積的水中微小的雜質，導致過冷水很快結冰，所以這種方法并不可行。制冷小體積的水主要有薄膜取樣方法，毛細管取樣方法和液滴取樣方法。小體積取樣的方法對試驗人員的耐心和經驗要求很高。

目前，阻礙過冷水研究的主要問題是其不穩定性，也就是非常容易結冰。因此，獲得穩定的過冷水對于研究生命體在極端環境下的生命現象是非常有意義的。

在大氣科學研究方面，由于對過冷水的物理化學性質認識的缺乏，利用數值模型模擬過冷云層仍舊是很困難的。在航空方面，過冷水結冰的復雜性嚴重阻礙了飛機表面除冰模型的建立。在低溫生物學研究方面，了解過冷水的性質能促進對低溫迅速冷凍生物體的研究。

因此如何能夠獲得穩定的過冷水，對于研究過冷水的性質和研究生物體在這種極端環境下的生命現象具有極其重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種獲得過冷溶液的裝置及其制造方法，為研究過冷溶液的物理化學性質，以及研究生物分子和生物體在過冷極端條件下的行為提供了可能。

本發明的技術方案在于：一種獲得過冷溶液的裝置，其特征在于：包括盛放有制冷劑的容器，所述容器的底部上連接有第一金屬導熱棒，所述第一金屬導熱棒的上端浸入制冷劑中，且上端還與一連接于電化學工作站的金屬體連接，所述第一金屬導熱棒的下端位于容器外且與第二金屬導熱棒的上端相連，所述第二金屬導熱棒的下端置于待處理溶液中，位于容器底部外的第一金屬導熱棒下部繞置有加熱線圈。

其中，還包括將容器、第一金屬導熱棒、第二金屬導熱棒填充起來的絕熱材料。

所述第一金屬導熱棒直徑比第二金屬導熱棒大。

本發明的另一技術方案在于：一種基于上述裝置下的過冷溶液制備方法，其特征在于，按如下進行：

（1）提供一種制冷劑作為冷源，通過金屬棒傳導進行熱交換，其中第一金屬導熱棒上端浸入制冷劑中；

（2）提供導熱性能良好的金屬作為熱傳導材料，熱傳導部件包括連接在一起的第一金屬導熱棒和第二金屬導熱棒；

（3）將有絕緣層的導線纏繞在第一金屬導熱棒上，形成兩個回路方向相反并排在一起的加熱線圈；

（4）將纏繞好的第一金屬導熱棒和加熱線圈放入一根管套內，利用環氧樹脂膠將上述熱傳導部件固定，最后將制冷部分和熱傳導部件用環氧樹脂膠固定，且第二金屬導熱棒下端置于待處理溶液中。

本發明的優點在于：

本發明可以通過制冷部分和控制加熱電流很容易得到過冷溶液，實驗很容易對第二金屬導熱棒下端附近過冷溶液的溫度進行控制；加熱方式簡單，為研究過冷溶液的物理化學性質，以及研究生物分子和生物體在過冷極端條件下的行為提供了可能。

附圖說明

圖1為本發明實施例的結構示意圖。

具體實施方式

為讓本發明的上述特征和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合附圖，作詳細說明如下。

參考圖1，本發明涉及一種獲得過冷溶液的裝置，包括盛放有制冷劑3的容器8，所述容器8的底部上連接有第一金屬導熱棒6，所述第一金屬導熱棒6的上端浸入制冷劑3中，且上端還與一連接于電化學工作站的金屬體2連接，所述第一金屬導熱棒6的下端位于容器8外且與第二金屬導熱棒7的上端相連，所述第二金屬導熱棒7的下端置于待處理溶液5中，位于容器8底部外的第一金屬導熱棒6下部上繞置有加熱線圈1。制冷劑可以是液體制冷劑,固體制冷劑和氣態制冷劑，包括液氮，干冰和有機溶劑等。

第一金屬導熱棒、第二金屬導熱棒是導熱性能比較好的金屬，例如金，銀，銅等。第一金屬導熱棒的直徑在0.1毫米~3毫米范圍，第二金屬導熱棒的直徑在1微米~1毫米范圍。第一金屬導熱棒伸入制冷劑，第二金屬導熱棒可以是以平面與溶液接觸或者以少許末端伸入溶液中。