Введение
ГЛАВА I. Литературный обзор 10
1.1 Проблема свободной границы и морфогенез неравновесных структур 10
1.2 Экспериментальное тестирование теорий неравновесного роста кристалла из расплава 22
1.3 Морфологические диаграммы возможных структур диффузионного роста 28
1.4 Электромагнитные явления при кристаллизации воды и водных растворов электролитов 33
1.5 Постановка задачи исследования 38
ГЛАВА II. Методические вопросы исследования 41
2.1 Объекты исследования 42
2.2 Методика экспериментального изучения кинетики и морфологии неравновесного роста льда в интервале переохлаждений воды 0.1 K< AT < 30 K 42
2.3 Методика измерения параметров собственной электромагнитной эмиссии при кристаллизации разбавленных водных растворов электролитов 44
2.4 Обработка изображений 46
ГЛАВА III. Морфологическая диаграмма неравновесных форм кристаллов льда в области переохлаждений, соответствующей гетерогенному механизму зарождения льда в воде 48
3.1 Неравновесные морфологии кристаллов льда, растущих в переохлажденной воде 50
3.2 Морфологическая диаграмма vt - AT 54
Зависимость подвижности межфазной границы лед-вода от движущей силы кристаллизации 57
3.3 Морфологическая диаграмма S-AT 57
3.4 Сравнение экспериментальных данных с теориями диффузионного роста 61
3.5 Сравнение экспериментальных данных с «универсальным законом дендритного роста» 63
3.6 Выводы 65
ГЛАВА IV. Исследование процессов ветвления кристаллов льда в условиях свободного роста в переохлажденной воде 67
4.1 Исследование особенностей динамики и геометрии дендритного роста льда 67
4.1.1 Динамика и геометрия диффузионной неустойчивости межфазной границы 67
4.1.2 Влияние различных механизмов теплоотдачи на морфологическую неустойчивость фазовой границы лед-вода 69
4.1.3 Эволюция формы и геометрических параметров дендритов 72
4.1.4 Механизмы образования боковых ветвей дендритов льда 77
4.2 Экспериментальное исследование неустойчивостей межфазной границы лед-вода в кинетическом режиме кристаллизации 91
4.2.1 Игольчатые ветки 91
4.2.2 Фрактальный анализ 92
4.2.3 Температурные зависимости основных параметров неравновесных структур льда, растущих в кинетическом режиме 95
4.2.4 Возможные механизмы ветвления игольчатых веток 97
4.2.5 Морфологический переход между компактной веткой и пластиной 99
4.2.6 Кинетика и геометрия роста ледяной пластины в сильно переохлажденной воде 101
4.3 Измерение временной зависимости скорости лидирующего кончика неравновесных структур роста 103
4.4 Выводы 105
ГЛАВА V. In situ исследование собственного электромагнитного поля, генерируемого в ходе роста льда 107
5.1 Исследование взаимосвязи параметров ЭМЭ со структурой растущего льда 107
5.2 Исследование влияния концентрации примеси NaCl на амплитуду сигналов ЭМЭ 112
5.3 Анализ механизма разделения зарядов при неравновесной кристаллизации разбавленного водного раствора NaCl 114
5.4 Выводы 119
Заключение 121
Выводы 123
Литература 125
Приложение 138
