水滴冻结过程中尖端奇点形成的普适性

沉积在冷板上的水滴会冻结成带有尖顶的冰滴。虽然这一现象显然源于水结冰时的体积膨胀，但对其尖端奇点的定量描述一直难以捉摸。在此，我们展示了由热传递考虑决定的冻结前沿几何形状对尖端形成至关重要。我们在 Hele-Shaw 几何结构中系统测量了圆锥尖端的角度，并揭示了凝固前沿的动力学。研究发现，圆锥角与基底温度和润湿角无关，这表明存在一种不依赖于凝固速率的普适自相似机制。我们提出了一个冻结前沿模型，并解析推导了由此产生的尖端角度，结果与观测值吻合良好。