[科普中國(guó)]-人工冰核

通過(guò)大量的觀(guān)測(cè)和研究發(fā)現(xiàn)，自然界中云和降水形成過(guò)程中自然冰核數(shù)量有時(shí)是不充分的，進(jìn)而影響到云和降水的形成和發(fā)展。相對(duì)于自然冰核來(lái)說(shuō)，人工影響天氣作業(yè)和試驗(yàn)中通過(guò)人為活動(dòng)增加的那一部分可以起到冰核作用的物質(zhì)就稱(chēng)為人工冰核。人工冰核是人工影響天氣外場(chǎng)試驗(yàn)和作業(yè)中應(yīng)用最廣泛、成效最明顯的催化劑，其中最有效的就是碘化銀(Agl)類(lèi)，由于其晶體結(jié)構(gòu)與冰結(jié)構(gòu)的非常相似性及其易被制備成高分散的微粒子，常被作為首選催化劑。

簡(jiǎn)介通過(guò)大量的觀(guān)測(cè)和研究發(fā)現(xiàn)，自然界中云和降水形成過(guò)程中自然冰核數(shù)量有時(shí)是不充分的，進(jìn)而影響到云和降水的形成和發(fā)展。相對(duì)于自然冰核來(lái)說(shuō)，人工影響天氣作業(yè)和試驗(yàn)中通過(guò)人為活動(dòng)增加的那一部分可以起到冰核作用的物質(zhì)就稱(chēng)為人工冰核。人工冰核是人工影響天氣外場(chǎng)試驗(yàn)和作業(yè)中應(yīng)用最廣泛、成效最明顯的催化劑，其中最有效的就是碘化銀(Agl)類(lèi)，由于其晶體結(jié)構(gòu)與冰結(jié)構(gòu)的非常相似性及其易被制備成高分散的微粒子，常被作為首選催化劑。1

物理性質(zhì)碘化銀(Agl)為淡黃色粉末，呈六方晶形，密度為5.68× 103 g/cm3，難溶于水，但具有親水性，易溶于液氨(0℃時(shí)100 g氨可溶530 g Agl)，能溶于添加增溶劑，如碘化銨(NH4I)、碘化鈉(Nal)、碘化鉀(KI)的丙酮溶液中。Agl的分子量為234.79，熔點(diǎn)為552℃，在1個(gè)大氣壓下，沸點(diǎn)為1506℃在600℃以上的高溫即可汽化，在1000℃高溫下，從固態(tài)升華成蒸氣或從熔融態(tài)蒸發(fā)而實(shí)際不經(jīng)過(guò)沸騰狀態(tài)，冷凝后可獲得d〈1μm的Agl微粒，即易制備成高度分散的人工冰核氣溶膠。1

制備方法制備Agl氣溶膠的方法主要有燃燒法和爆炸法兩種。燃燒法又可分為直接燃燒、溶液燃燒和焰劑燃燒三種方式。直接燃燒法最簡(jiǎn)單的直接燃燒是將Agl置于陶質(zhì)(或石英)坩鍋，用電爐加熱至1000℃以上，其蒸氣在空氣中冷卻而凝成Agl微粒。溶液燃燒法把Agl溶于已加増溶劑的丙酮溶液中，經(jīng)攪勻完全溶化后，噴射至火焰中燃燒。丙酮，有機(jī)溶劑，結(jié)構(gòu)式為CH3COCH3，比重20℃時(shí)為0.789，溶點(diǎn)-94.7℃，沸點(diǎn)56.1℃。碘化銀丙酮溶液可噴人以丙烷或汽油為燃料的燃燒爐中一起燃燒，亦可單獨(dú)燃燒，因?yàn)楸陨砜扇?，溶液燃燒溫度可達(dá)900～1000℃。在燃燒高溫作用下，Agl連同増溶劑一同氣化，然后冷凝成細(xì)微的Agl質(zhì)粒，d約為20～30 nm，這種燃燒法分散性好。

三種常用的制備Agl氣溶膠的方法各有特點(diǎn)：溶液燃燒法燃燒緩慢，單爐發(fā)生率小，但成核率高爆炸法瞬間爆炸高溫分散，單位時(shí)間內(nèi)輸出率大，但成核率最低I焰彈燃燒法成核率居中，近年來(lái)研制的焰劑新配方，其成核率在〉-10℃的高溫段已明顯超出溶液燃燒法。1

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

趙陽(yáng)國(guó) - 副教授 - 中國(guó)海洋大學(xué)