Boltzmann常数，我们把盐水和冰在温度梯度和重力作用下的动态迁移给了科技部和Science X Dialog。吴兆浩在梁磊教授的指导下，在中国西湖大学做了个博士研究，主要是利用格子Boltzmann方法（LBM）来搞清楚多孔介质里流体是怎么流动的。他们把这项成果写成论文给《流体力学杂志》了，赵浩是这个文章的作者之一。吴兆浩现在是梁磊的学生，梁磊一直搞多孔介质里的那些孔隙和颗粒过程。吴兆浩就用这个研究方法，把冰冻盐水里面盐的排斥过程给展示出来了。他们用X射线计算机断层扫描（微CT），观察到了冰晶生长和盐排斥的4D动态过程。这个研究结果发表在《流体力学杂志》上了，DOI是10.1017/jfm.2025.10633。给大家看一个想象的场景：手里拿着一根装满盐水的狭窄管子，看着它从一端开始结冰。你可能会觉得冰会稳步推进，把盐推开。但其实这个过程比你想象得更复杂更生动。在实验中我们发现，冰晶形成之后很快就会把盐水包裹在里面形成网络结构，然后这个网络会重新组织成条纹图案。根据边界条件不同，这个条纹可能向上或向下移动。 如果是向下冻结的话，浓密的盐水会聚集到中央柱状体中并逐渐下沉；如果是向上冻结的话，盐水就会向边缘移动形成裙状结构。这些运动说明了温度梯度和重力怎么一起驱动冻结早期阶段的盐分重新分布。经过24小时左右冻结后，不管是向下还是向上冻结的结构都会趋于一致。 我们还通过比较温度变化、冰体积分数还有盐水分布来研究了整个时空尺度上的演变过程。我们发现这个过程分为三个阶段：第一阶段只有几秒钟；第二阶段是温度场稳定后开始排出盐分；第三阶段是扩散成为主导机制。 吴兆浩在实验室里发现了一些独特的盐形态：比如倾斜条纹、垂直排列的盐水带、散落的孤立口袋还有相对纯净的冰层边界。我们还追踪了这些特征从几十分钟到几小时内的变化情况：倾斜条纹转变为垂直排列带、孤立口袋慢慢迁移并保持在多孔冰中、纯净边界继续推进。 对比实验结果和理论计算发现：实验结果和理论值大致平行，说明扩散是主要因素；成核后迁移速率更快但随后接近预测趋势。 这个研究结果表明微观盐排斥过程既不均匀也不单一，而是通过快速重排、对流运动还有缓慢扩散运输来实现的，留下了长时间存在的口袋结构。这个研究能帮助我们理解自然海冰怎么变得相对新鲜了，也能优化冷冻过程用于脱盐、材料加工还有低温应用。这个内容是 Science X Dialog 的一部分，大家可以在这里分享自己已发表研究的发现。