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液桥热毛细对流实验箱
阅读:710时间:2018-04-13 09:56:04

液桥热毛细对流实验箱是为开展液桥热毛细对流实验而研制的实验仪器,将进行中国第一次微重力条件下的液桥热毛细对流实验。

 

研究背景

  液桥是连接着两个固体表面之间的一段小液柱。由于气液界面之间存在着表面张力,使得液桥的液体表面仿佛有一层很薄的弹性薄膜。正是这样一层虚拟的薄膜,使得液桥的表面形貌得以维持,而不会垮塌。
  由于表面张力很弱,所以在正常重力环境下形成的液桥尺寸很小(通常只有几毫米),超过这个尺寸,液桥将无法平衡其重力而垮塌,而利用太空的微重力环境,可以建立起很大尺寸的液桥。

研究意义

  利用液桥热毛细对流实验箱可以开展液桥热毛细对流实验,进而科学控制晶体的生长过程。
  在空间微重力环境下,浮力对流消失,热毛细流动开始主导自然对流。由于地面浮力效应的掩盖,热毛细效应曾经一度被忽视。科学家们曾经以为,“只要没有重力,对流就会消失”。
  但是在国际空间站和探空火箭上等微重力环境下开展晶体生长实验,得到的晶体与地面类似,同样有条纹缺陷。最后,科学家发现,在微重力环境下,自然对流并没有消失。虽然浮力对流消失了,但是在地面上作用不明显的热毛细对流会在微重力环境下干扰晶体的生长,产生条带缺陷。而且,当温差超过临界条件时,这种热毛细流动还会进入一种振荡流的状态,可以表现为温度的振荡,从而进一步干扰晶体的生长。
  通过太空和地面的对比实验,人们发现,即使在地面,热毛细流动也会导致这种条带缺陷微观结构。
  为生产出高质量的半导体材料,就要科学控制单晶硅在晶体生长过程中浮力对流和热毛细对流的影响,而太空特有的微重力环境将使科学家深入剖析热毛细对流的真实过程。

研制单位

  液桥热毛细对流实验箱由中国科学院力学研究所国家微重力重点实验室研制。

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