[科普中国]-碘化银人工复合冰核

碘化银作为冰晶异质核化的人工冰核。Tarnbull和Vonnegut(1952)研究表明，人工冰核的核化能力，取决于它具有改变吸附水分子的取向并形成类冰结构的程度。人工冰核晶体的晶格参数愈接近于冰，其原子排列与冰的错位愈小，则与冰的界面应力也愈小，冰晶在其上取向附生增长时的能障也愈低。

简介碘化银作为冰晶异质核化的人工冰核。Tarnbull和Vonnegut(1952)研究表明，人工冰核的核化能力，取决于它具有改变吸附水分子的取向并形成类冰结构的程度。人工冰核晶体的晶格参数愈接近于冰，其原子排列与冰的错位愈小，则与冰的界面应力也愈小，冰晶在其上取向附生增长时的能障也愈低。1

原理1946年美国学者Schaefer和Vonnegut先后发现干冰和碘化银可作为高效的冷云催化剂，从而揭开了人类历史上实现具有科学性的人工影响天气的新篇章。Vonnegut(1949)还最早创建制备Agl气溶胶发生系统——燃烧用碘化铵(NH4I)作为增溶剂的碘化银丙酮溶液。该燃烧产物为具有相当纯度的Agl，在制备过程中仅沾染痕量的吸湿性盐份，该方法目前国内有些地方仍在使用。1

制备Vonnegut和Chessin(1971)在实验室制备了Agl-AgBr的复合冰核气溶胶，其晶体中高达30%的碘原子用溴原子取代，可提高成核率一个数量级。Passarelli(1973,1974)等以铜原子取代部分银原子，使纯Agl与冰结构之间的不吻合性得以减小，最好的结晶配方为Cul2-3Agl，它可构成最有效的银、铜-碘人工核催化剂。Sax等(1979)初步把NEI的TB-1焰弹在较高温度下成核率高，归之于在粘合剂中含有少量Cl原子，即含有Agl和AgCl的混合物，但并未具体检测其中的Cl含量。DeMott等对NEI的TB-1焰剂中的Cl含量进行了测定，并明确提出Agl-AgCl复合核的概念。采用Agl-NH4I-NH4ClO4-丙酮-水的燃烧系统，生产Agl-AgCl复合核气溶胶，其成核率在-12℃时比Agl与NH4I生成的纯Agl气溶胶高出一个量级；在-6℃高3个量级。他们还利用化学动力学方法，通过云室试验决定Agl-AgCl复合冰核产生冰晶的速率，进而根据云室参数(温度、含水量)的变化情况确定Agl-AgCl为接触核化机制。1

机制酆大雄等(1990)对Agl·NH4I、Agl·AgCl和Agl-Agcl-4NaCl在水面欠饱和条件下的成冰性能进行研究，发现Agl·NH4I只起凝华核化作用，而后两者除凝华核化作用外，还可通过凝结-冻结机制产生部分冰晶，其中以Agl-AgCl-4NaC1的成核率最高，Agl·AgCl次之，Agl·NH4I最低。而且它们均存在一个成核率变化剧烈的转折温度。高于此值，成核率迅速下降，相应转折温度分别为-12、-14和-16℃，说明Agl-Agcl-4NaCl在水面欠饱和条件下，在成核率和活化温度两方面均具有显著优点。

其后，各国学者又对碘化银复合核开展了大量研究工作，主要集中在向纯碘化银中添加吸湿性物质，形成碘化银微粒附着在吸湿性颗粒物上，从而改善碘化银人工冰核的成冰特性，尤其是提高在较高温度下的成核率。1

本词条内容贡献者为:

刘勇 - 副教授 - 西南大学资源环境学院