为什么有的冰是透明的，有的不透明，怎么做出来的？

作者 / O Reg

这是一块透明的冰块

而这是一块不透明的冰块

它们都是使用不含杂质的纯净水冻结而成的冰块。

纯净水是不可能有肉眼可见杂质的，实际上即便使用超纯水，在冰箱里使用硅胶模具的冻结，一样会产生出不透明的冰块，这是因为这部分不透明部分是水中的溶解气体，由于温度降低，冰晶体的产生，紧密的冰块分子结构产生了相当好的挤压效果，在平面上看这种分子结构类似六边形，这也是雪花这种常见分型结构的基本单位。

不过单单透明冰太无聊了，其实还有很多花活。

现代的封闭式冷冻设备在冻结水的时候，从四周向内冻结，挤压出来的气体无从逃逸，就会在冰块内部形成空腔，而有意思的是，此时控制冻结速度，可以控制气泡形态，因为即便气泡在零下已经初步冻结，此时仍然受到无定形效应（Meatamorphism）的影响，而由于内部压力较大，气泡会倾向于分裂，以增加数量的方式从而增加所有气泡的加总表面积来分担冰块的内部压力，这时候如果把握好温度和时间，可以冻出满天星的冰块，对一些食品装饰会相当有帮助。

当然，使用不同容器效果是不同的，我是使用保温箱冷冻的，也可以使用其他容器或者模具，但是就是一定要够大，冻结速度要够慢。具体需要根据设备制冷能力来进行测试，有实验室的恒温恒湿设备当然更好，不过既然都说在家做了，那么还是用自家的冰箱好了。保温箱可以把气泡逼到一边，可以形成有相当气泡密度的冰块，其他模具可能不会有这么密集的气泡。

这种条形气泡，带有流星尾巴的就是冻结速度较快而产生的。

当然你也可以放慢速度，从而获得完美的圆形气泡，

非常漂亮。

那么各种变量对气泡的影响是怎样的呢？

首先我们需要知道有哪些主要的变量：

1.气压

2.温度与热传递速度

3.震动

4.水中是否有可见杂质

5.冻结方向

6.水体与环境的温差

7.水体流动性（体现在商用透明冰块的设备）

1.首先就是气压，粗略计算每升高一千米海拔大约降低 10Kpa 的大气压，我的位置约 1900 米，气压约 0.084Mpa

在低压下，相同条件下冻结的气泡体积会更大，这是海拔导致的气压问题。

在一些关于研究冰块内气泡的生长的文献中，就做过相当数量在低压环境下的实验。

所以理论上海拔越低，相同条件下冻出的气泡体积就相比低压的高海拔位置更小。

2.温度很重要，但是热传递速度更重要，强劲的风冷会极大速度的加速冻结，减少冻结时间，气泡来不及用张力汲取水分到气泡上缘就被冻住，只能向下延申，成为长条形的气泡，并且根据下方的冻结速度，呈现垂直或者弧线的放射形态。

比如我的冰箱风冷相当强劲，导致保温箱效果不好，并且冻结速度过快，整块冰都是条状气泡，以失败而告终，而提高温差后，并且在保温箱外包裹大量衣物增加绝缘层后，气泡位置和形态得到了明显改善。

这个部分相对复杂，涉及容器保温性、热传递方式、冷冻设备的控温精确程度、热传递速度（如风冷冰箱的风速）。一般可以以功率 + 容器大小来粗略估计，不过还是要以一个标准进行测试后，再以此测试结果进行变量上的控制。如零下 -20 摄氏度 60 小时来测试冻结效果。

3.震动

以及

4.是否有可见杂质

震动会影响成核（成核大概理解成局部流动会先让几个分子粘在一起，然后滚雪球越滚越大），总之如果你选择 -3 至 -10 摄氏度长时间冻结的时候不要老去看它，可能会因为震动形成很奇怪的结晶结构，这个在过冷水上非常常见，至于可见杂质也是影响这一点，不过也没必要用超纯水，只要没有可见杂质的饮用水都是可以的，超纯水可能冻很久都冻不上，手动去搅动或者震动反倒影响冻结效果。

比如我的这次测试，-5 摄氏度长时间低温冷冻导致产生大量过冷水，在多次震动下，冰面底面产生了大量刀刃状冰柱分割冰块，几乎不可用。

5.冻结方向

这一点决定了气泡的位置和透明部分的位置

但这一点很需要结合冻结速度来看，比如体积小的冰块 + 强力的制冷，会导致快速的冻结，形成相当不透明的冰块，比如家用制冰机经典的子弹头冰块。并且在近 0 度放置越久，气泡在无定形消应的影响下就会越雾化。

如果制冷效果太好（冰块完全冻结后，底部气泡呈放射状，不够垂直），建议再在保温箱外包裹一层衣物，多数这种情况是因为风冷冰箱内部相当空旷，导致保温箱被冷却的也相当快造成的，大部分保温箱保温能力在同样厚度下我不认为会有超过 1.5 倍的差别（况且我这个保温箱也不差）.所以包裹保暖物，让风无法通过保温箱四周是个非常有效的方法。

6.水体与环境的温差

水体与环境的温差相对重要，这一点在保温箱内尤其明显，极大的控制了水体的冻结方向和减缓了水体的冻结速度，从而很容易的冻结出透明的冰块，实际上很多博主使用这种沸水冻出透明冰块的原因也并非是因为沸水减少了水中的溶解气体，而是并没有将沸水冷却至室温就放入冰箱而以大温差冻结极大的完美设定了冰块的冻结方向和放缓了水体的冻结速度。我多次测试下来，水温如果相比冷冻设备设置高出 55 摄氏度以上效果就已经能够完美达到要求了，使用沸水降温、或者直接往冷水中加入开水调温，以及正常加热冷水提升至 35 摄氏度的冻结结果没有显著差异。

这里特别说到一下沸水，提高水温虽然理论上能够降低溶解气体在水中的溶解量，但是在降温过程中气体在水中的溶解度又会增加并且重新溶解进气体，所以以沸水为基础水体但不控制冷冻速度及方向的透明冰冻结大多以失败告终，以 alcademics 的这篇贴文为例。

使用过滤饮用水

并且尝试了再冷冻水、微波沸腾 3 分钟、正常煮沸 10 分钟等多种方式冻结，都无法冷冻出透明冰块，并且可以观察到，气泡雾化的部分体积都比较相似。

7.水体流动性

这点仅适用于商业设备，商业透明冰设备交换器在容器底部，冰块从下向上冻结，并且使用水泵带离被从冰中挤出的溶解气体。效果非常好，通常用于制备超过 20 千克的透明冰块。价格也从 5000 至数十万元不等。

并且需要配合大型的不锈钢台锯来进行加工。

对于家庭是没有什么实用性的。不过我觉得对于酒吧什么的还是蛮有用的，当然如果有供应商，那肯定是最节约成本的了。

本来想出个详细讲解的视频，素材都拍好了，还没剪，但随便写写就 3000 多字了。

就算是口播也 20 分钟了，我感觉很多人看不下来。

所以就先记录一个简化的文字版。

方便参考变量。

不过既然透明冰搞了，那不装一下杯 XD 实在是说不过去，我立刻就想到了，890 万播放量的 切 冰 圣 经。

荞麦刀教父上野秀嗣 ，那我还用什么凿子，高低也给整一个荞麦刀

那我也得有样学样，什么叫做东施效颦啊

1.5 公分，直接刻骨铭心。

呆

参考资料：

1.UCLEATION A D GROWTH OF BUBBLES AT A ICE- WATER INTERFACE

By S. A. B ARI and J. HALLETT

(Laboratory of Atmospheric Physics, Desert Research Institute, Reno, Nevada 89507,

U.S.A.)

2.Air Bubble Formation in Ice Crystals*

Norikazu MAENO

The Institute of Low TemperatU1’e Science

Hokkaido Univel’sity, Sapporo, Japan

3.Air Bubbles in Ice

BY A. E. CARTE

xatlonal Physical Research Laboratory, South African Council for Scientific and Industria1

Research, Pretoria

补充一下饮品效果

透明冰在蓝色汽水里是这样子，没把几个面修平，阴影还颇有质感

满天星球形的气泡冰，我个人还是喜欢这样的冰块，在杯子里转的时候感觉很璀璨

Tips：

关于评论区有人问，煮沸后就密封是否能够消除气泡的问题。

答案是只能减少一部分，因为即便是沸水，在没有蒸发掉之前都仍然含有溶解气体。

而且因为低压，产生的气泡体积会变大。

可以说用处不大。

这是一张空气中各气体溶解度随温度变化的曲线表。

煮沸并不能有效消除气泡，实际上透明冰的冻结过程实际上主要还是温差在冻结速度和方向上起作用。

来源：知乎