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摘要
为了探究结冰过程冰水界面结构的动态复杂性，利用分子动力学模拟方法构建微观的冰水两相共存模型，研究了冰水两相界面结构随温度和晶面的变化规律。结果表明，当冰水两相达到平衡时，冰水界面结构中存在无序水分子和有序冰晶结构的可逆动态转变，造成了界面结构的不均匀性。在改变环境温度和晶面类型时，冰水界面结构表现出不同的分布规律。在相同的温度下，一次棱柱面和二次棱柱面的界面层厚度比基面的略薄，而棱柱面水分子排列的有序性强，且存在分子间氢键的三维网络重组。当过冷度较大时，界面结构趋于六元环排列的有序状态，界面内无序水分子增多，同时水分子在界面层内的停留时间增长。从分子尺度上阐明了冰水体系界面结构的变化规律，对理解结冰过程和发展控冰技术具有一定的指导意义。
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单位中国科学院; 中国科学院过程工程研究所; 多相复杂系统国家重点实验室; 中国科学院大学
