纳米多孔限域中过冷水的动态力学分析
软凝聚态物质
2020-05-27 v1
摘要
采用动态力学分析（DMA）（f=0.2 - 100 Hz）研究介孔 Gelsil（2.6 nm 和 5 nm 孔）与 Vycor（10 nm）中限域水在 T=80 K 至 300 K 温度范围内的动力学。将水限域于纳米孔中可部分抑制结晶，使我们能在部分孔中对低于 235 K（即水的所谓“无人区”）的过冷水进行测量。对于 Gelsil 2.6 nm 和 Gelsil 5 nm，在 0.2 Hz 下于 T1 = 145 K（P1）和 T2 = 205 K（P2）附近观察到两个明显的弛豫峰。两峰均随孔径 d 增大向更高 T 移动，并随 f 发生系统性变化，对应于相应弛豫时间的阿伦尼乌斯行为。对于 P1，我们得到平均活化能 Ea=0.47 eV，与文献值吻合良好。我们认为 P1 对应于远离孔壁的过冷水玻璃化转变，而 P2 反映孔表面附近水分子的动力学。在约 165 K 处（Gelsil 2.6 nm，0.2 Hz）观察到杨氏模量显著软化，与 P1 附近的玻璃-液体转变一致。此外，我们发现计算的玻璃化转变温度存在明确的 1/d 依赖性，外推至 Tg(1/d=0)=136 K，即水的传统值。
引用
@article{arxiv.2005.10071,
title = {Dynamic mechanical analysis of supercooled water in nanoporous confinement},
author = {V. Soprunyuk and W. Schranz and P. Huber},
journal= {arXiv preprint arXiv:2005.10071},
year = {2020}
}
备注
6 pages, 9 figures