[发明专利]一种获得过冷溶液的装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种获得过冷溶液装置，本发明可以通过加入制冷剂和利用电流加热，很容易实现对第二金属导热棒下端附近过冷溶液温度的控制。它适合研究过冷水的物理化学性质，以及研究生物分子和生物体在过冷极端条件下的行为提供了可能，并在大气科学，航空和低温生物学研究方面也有重要作用。

背景技术

水是生命体的重要组成部分。当温度低到冰点0℃之下，仍然不会结冰的水叫过冷水。一般情况下，生物体的温度下降到低于0℃，细胞外的冰晶生成并结冰，导致细胞外的高浓度的电解质生成，使得细胞脱水死亡。通常情况下，生命体在低于0℃时就会死亡。然而，在极端条件下有些生物仍然能够存活。例如，多种极地鱼生活在-1.9 ℃的极端环境中。制造过冷水的方法主要有直接制冷大体积的水和制冷小体积水的方法。因为很难除去大体积的水中微小的杂质，导致过冷水很快结冰，所以这种方法并不可行。制冷小体积的水主要有薄膜取样方法，毛细管取样方法和液滴取样方法。小体积取样的方法对试验人员的耐心和经验要求很高。

目前，阻碍过冷水研究的主要问题是其不稳定性，也就是非常容易结冰。因此，获得稳定的过冷水对于研究生命体在极端环境下的生命现象是非常有意义的。

在大气科学研究方面，由于对过冷水的物理化学性质认识的缺乏，利用数值模型模拟过冷云层仍旧是很困难的。在航空方面，过冷水结冰的复杂性严重阻碍了飞机表面除冰模型的建立。在低温生物学研究方面，了解过冷水的性质能促进对低温迅速冷冻生物体的研究。

因此如何能够获得稳定的过冷水，对于研究过冷水的性质和研究生物体在这种极端环境下的生命现象具有极其重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种获得过冷溶液的装置及其制造方法，为研究过冷溶液的物理化学性质，以及研究生物分子和生物体在过冷极端条件下的行为提供了可能。

本发明的技术方案在于：一种获得过冷溶液的装置，其特征在于：包括盛放有制冷剂的容器，所述容器的底部上连接有第一金属导热棒，所述第一金属导热棒的上端浸入制冷剂中，且上端还与一连接于电化学工作站的金属体连接，所述第一金属导热棒的下端位于容器外且与第二金属导热棒的上端相连，所述第二金属导热棒的下端置于待处理溶液中，位于容器底部外的第一金属导热棒下部绕置有加热线圈。

其中，还包括将容器、第一金属导热棒、第二金属导热棒填充起来的绝热材料。

所述第一金属导热棒直径比第二金属导热棒大。

本发明的另一技术方案在于：一种基于上述装置下的过冷溶液制备方法，其特征在于，按如下进行：

（1）提供一种制冷剂作为冷源，通过金属棒传导进行热交换，其中第一金属导热棒上端浸入制冷剂中；

（2）提供导热性能良好的金属作为热传导材料，热传导部件包括连接在一起的第一金属导热棒和第二金属导热棒；

（3）将有绝缘层的导线缠绕在第一金属导热棒上，形成两个回路方向相反并排在一起的加热线圈；

（4）将缠绕好的第一金属导热棒和加热线圈放入一根管套内，利用环氧树脂胶将上述热传导部件固定，最后将制冷部分和热传导部件用环氧树脂胶固定，且第二金属导热棒下端置于待处理溶液中。

本发明的优点在于：

本发明可以通过制冷部分和控制加热电流很容易得到过冷溶液，实验很容易对第二金属导热棒下端附近过冷溶液的温度进行控制；加热方式简单，为研究过冷溶液的物理化学性质，以及研究生物分子和生物体在过冷极端条件下的行为提供了可能。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

具体实施方式

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。

参考图1，本发明涉及一种获得过冷溶液的装置，包括盛放有制冷剂3的容器8，所述容器8的底部上连接有第一金属导热棒6，所述第一金属导热棒6的上端浸入制冷剂3中，且上端还与一连接于电化学工作站的金属体2连接，所述第一金属导热棒6的下端位于容器8外且与第二金属导热棒7的上端相连，所述第二金属导热棒7的下端置于待处理溶液5中，位于容器8底部外的第一金属导热棒6下部上绕置有加热线圈1。制冷剂可以是液体制冷剂,固体制冷剂和气态制冷剂，包括液氮，干冰和有机溶剂等。

第一金属导热棒、第二金属导热棒是导热性能比较好的金属，例如金，银，铜等。第一金属导热棒的直径在0.1毫米~3毫米范围，第二金属导热棒的直径在1微米~1毫米范围。第一金属导热棒伸入制冷剂，第二金属导热棒可以是以平面与溶液接触或者以少许末端伸入溶液中。