软控制下软球胶体异相成核与微结构形成

异相成核与微结构形成过程的动力学机制是凝聚态物理中最富挑战性的问题之一。相互作用依赖粒子数密度的软球胶体由于其Debye 屏蔽长度从长程排斥到短程排斥的可调节性与可控制性，使其在成核与微结构形成的唯象模型化中起着越来越重要的作用。但目前关于软球胶体异相成核的定量研究及经典成核理论对软球体系的可应用性检验还相当贫乏。本项目将着重软控制下平滑表面附近单分散软球胶体异相成核与微结构形成的研究。旨在通过一种新型的计算机辅助软控制回路对相互作用软度从"软"到"类硬"的调控，借助Bragg 散射与显微技术，确定软球胶体固化动力学过程的关键参量并与经典理论计算相比较，进而在此基础上揭示软度调控下软球胶体异相成核与微结构形成的经验规律。我们期望研究成果将不仅能够被拓展至二元混合乃至更为复杂的胶体体系，而且也能够为胶体异相成核与微结构形成的进一步模型化以及功能、性能可调先进材料的发展提供一种新的路径。

异相成核与微结构形成研究按照项目要求与目标，着重开展了五个方面的工作。第一，软球胶体制备，包括球形胶体聚苯乙烯和二氧化硅，实现了粒径从亚微米到微米尺度、表面电荷分布及单分散性的调控。第二，计算机辅助软控制回路研制，保证了胶体悬浮液快速去离子和流速控制，达到了对粒子数密度与盐浓度的精确监控。第三，利用布喇格散射与显微技术确定了软控制下异相成核与微结构的关键参量——液—固相界、软度、晶体增长速度、晶核尺寸及成核速率。第四，完成了实验结果与经典成核理论的比较与分析，揭示了胶体异相成核与微结构形成的经验规律与动力学机制。第五，进一步开展了胶体模型化及功能、性能可调先进材料研究。在国际国内专业学术期刊发表论文15篇、中国发明专利2项。