超低温冷冻技术液氮
小氮为液态氮，分子量为28.013，相对密度为0.8081(-195.8℃)，密度为1.2507kg/m3/m3(在0℃和L大气压下)，熔点为-209.86℃，沸点为-6507。临界压力3.39Mpa (33.5 atm)，临界密度0.31 kg/kg，液体密度0.8l kg/kg(沸点)，蒸发潜热161.19KJ/kg，定压比热1.034KJ/kg。热导率为2.28×10-4焦耳/厘米·秒·秒..它是一种无色、透明、无味、无毒、低粘度的透明液体。不导热不导电，不自燃不助燃，化学性质稳定，不与任何物质结合。1单位体积的液氮可以产生大约650倍体积的氮气。氮气是空气的主要成分，在空气中的含量高达78%(按体积计)。液氮作为空气液化分离的最大产物和工业制氧的副产品，其纯度一般为99.99%。液氮在常温下易气化，保存困难，运输携带麻烦，在没有液氮生产的地区应用受到限制。
液氮是一种方便的冷源。由于其独特的性质，越来越受到人们的重视和认可，在畜牧业、医疗保健、食品工业、低温研究等方面得到越来越广泛的应用。它在电子、冶金、航空航天、机械制造等方面的应用不断拓宽和发展。
一、在畜牧业中的应用
1，广泛应用于家畜冷冻制剂改良技术。
在众多的家畜品种中，牛精液的冷冻制备和保存技术最为成功，自20世纪50年代以来形成了一套完整的工艺流程。
液氮被广泛用作牛精液冷冻的冷源。颗粒状精液滴在用液氮冷却的氟板(PTFE)、铜网和铝板上冷冻。使接收精液的表面与液氮表面保持一定距离(1 ~ 2cm)。在滴冻过程中，温度应保持在-80 ~-120℃。冷冻前彻底混合平衡的精液，并检查精子活力。滴加要迅速，颗粒要均匀，每毫升稀释精液滴加10粒左右为宜。冷冻后，停留2 ~ 3分钟，待颗粒全部冷冻后，立即放液氮。经抽样检验(一般随机抽取2粒)，解冻活力在0.3以上者，可装入纱布袋，做好标记，液氮保存。每滴公牛冷冻精液后，必须更换氟板和其他器具。目前细管的容量分为0.25ml和0.5ml两种，均采用无毒塑料(PVC)制成。管子一端装有棉塞和聚乙烯粉，遇水自动凝固密封，用于输精时成为推动精液的活塞；将精液注入另一端后，可用聚乙烯粉末或钢珠(或塑料球)密封。需要注意的是，密封处与精液之间留有10 ~ 13mm的空间，防止细管在冷冻过程中因膨胀而爆裂。
精液的保存牛的冷冻精液以液氮为冷源保存，需要时可随时取出。为了防止温度变化对精液质量的影响，取放要快，尽量减少在空气中停留的时间。从储存容器中提取冷冻精液时，精液不得超过液氮容器的颈基，以免温度升高导致精液解冻活性下降。牛的冷冻精液已有40多年的历史。实验证明，保存至今的冷冻精液仍具有授精能力。但一般认为牛冷冻精液的活力和授精能力会随着保存时间的延长而逐渐降低。牛冷冻精液长期保存的确切时限有待进一步研究和观察。
2、家畜和各种动物胚胎移植，胚胎的制备和保存。
现在用的多是胚胎冰柜，属于智能冰柜。该仪器采用微电脑控制技术和专用软件，可以精确控制液氮的量，从而保证冷冻的生物制品以合适的冷冻速度冷却和冷冻。
3.液氮冷冻保存微生物。
在-196℃下保藏菌种的长期液氮保藏法，是利用微生物的代谢在-130℃以下趋于停止的原理来有效地保藏微生物。大型真菌是真菌的一个重要类群(真菌中形成大型子实体的真菌，一般指蘑菇或广义的蘑菇)。多种真菌具有很高的营养价值和药用价值，是目前最有开发应用前景的真菌。此外，一些大型真菌能分解死亡植物，对维持自然界物质循环和生态平衡有重要作用，可开发应用于造纸工业和环境净化；一些大型真菌会导致树木疾病或损害各种木制品。加强对这些病原真菌的了解，有利于预防和减少危害的发生。大型真菌的规范保存，对微生物菌种资源的安全高效保存，对遗传资源的长期有效保存和异地生物多样性的享受具有重要意义。
4、农业生物基因保存
上海投资4100多万元，建成全国首个农业生物基因综合数据库。农业部门的人说，全国市场发展潜力最大的种业，会把这个基因库作为育种材料的来源。总建筑面积3300多平方米的上海农业生物基因库位于上海市农业科学院，将储存植物种子、植物离体材料、动物生殖细胞、微生物菌种、植物基因工程材料五大类农业生物遗传资源。
5.保存液氮疫苗。
液氮疫苗在20世纪80年代中期逐渐推广应用。首先，使用III型-FCl26传染性鸡疱疹病毒的液氮疫苗。后来国内外又研制出SBl、301/B、Z4、814等ⅱ型液氮疫苗，并组合成ⅱ+ⅲ型二价疫苗和ⅰ+ⅱ+ⅲ型三价疫苗。应用后，部分地区一度得到有效控制。II+III型的二价苗没撑多久，马立克氏病在1993的北美和重灾区大规模出现。为了有效控制马立克氏病，一些国家在1927、美国、加拿大、巴西、日本使用I型CVl988/Rispens液氮苗后，开始借鉴荷兰有效控制马立克氏病的经验。
6.使用液氮治疗奶牛乳头和乳洞的外部闭合以及家畜的皮肤肿瘤也很常见。
第二，在医学上的应用
1，冷冻医学
我国临床低温医学的快速发展，促进了移植医学的发展，特别是在骨髓、造血干细胞、皮肤、角膜、内分泌腺、血管和瓣膜的低温保存和移植方面。成功的造血干细胞移植依赖于造血干细胞活力的保存。生物样品在冷却和冷冻过程中，从液态到固态的相变过程中会释放出一定的热量，使其温度再次升高。不控制冷却速度的冷冻过程会导致组织细胞的死亡。准确测量生物样品的相变点，用微机编制降温程序，是提高冷冻样品存活率的关键环节，从而增加相变过程中液氮的输入，克服相变样品的温升，使细胞安全快速地度过相变期。
2.临床医学
液氮是冷冻手术中使用最广泛的制冷剂。它是迄今为止发现的最好的制冷剂之一。它可以被注射到低温医疗设备中，就像手术刀一样，可以用于任何手术。冷冻保存是一种利用低温破坏病灶组织的治疗方法。由于温度急剧变化，组织内外形成晶体，使细胞脱水收缩，导致电解质发生变化，冷冻还可使局部血流减慢，微血管淤血或栓塞导致细胞缺氧死亡。
据报道，液氮冷冻治疗面部增生性及色素性疾病2138例，其中治愈1 445例，治愈率为67.59%。显效329例，有效207例，总有效率为82.97%。雀斑和脂溢性角化病的治愈率分别为79.23%和84.69%。色素痣(包括黑子)52.25%，眼睑黄色瘤41.67%。扁平疣患者冷冻后皮损处出现新的皮疹，冷冻治疗不适合进行性扁平疣，静止期冷冻效果较好。2例黄褐斑患者经治疗后出现色素痣，这2例患者经有效治疗后色素沉着恢复正常，提示冷冻疗法不适用于黄褐斑患者。对于色素痣的治疗，应根据部位和患者的要求采取相应的治疗方法。黑子和较小的色素痣(直径
液氮冷冻结合中药治疗尖锐湿疣具有无毒副作用、痛苦小、治愈率高、复发率低、术后不留疤痕、并发症少、治疗时间短、经济等优点。是治疗尖锐湿疣的理想方法之一。
液氮冷冻治疗结节性瘙痒、粘液囊肿、多发性寻常疣和神经性皮炎液氮的直接注射用于治疗慢性咽炎。将液氮直接喷洒在病灶表面，降温速度快、深度大、范围广，可消除中间带，取得满意的短期效果。每次冻融循环约1min，连续4 ~ 5次冻融循环。一周只有1次。
三。在食品工业中的应用
1和液氮在食品速冻中的应用
在众多保存方法中，冷冻保存法应用最为广泛，效果也非常显著。液氮速冻作为冷冻保鲜方法之一，早已被食品加工企业所采用。由于它可以实现低温超速冻和深冻，也有利于实现速冻食品的部分玻璃化，使食品解冻后最大限度地恢复其原有的新鲜状态和原有的营养成分，大大提高了速冻食品的品质，因此在速冻行业中显示出独特的生命力。与其他冷冻方法相比，液氮速冻具有以下明显优势:
①冷冻速度快(冷冻速度比一般冷冻方式快30-40倍左右):利用液氮进行速冻，可以使食品快速通过0℃ ~ 5℃的最大冰晶生长带，食品科研人员在这方面进行了有益的尝试。
②保持食品品质:由于液氮速冻时间短，液氮冷冻的食品能最大限度地保持加工前的色、香、味和营养价值。段振华等人用液氮快速冷冻槟榔。结果表明，液氮处理的槟榔保持了较高的叶绿素含量和良好的风味。
③物料干耗低:一般冷冻的干耗损失率为3-6%，而液氮速冻可降至0.25-0.5%。
④设备和动力成本低，易于实现机械化和自动化生产线，提高生产率。
目前液氮速冻主要有喷雾冷冻、浸没冷冻和冷风冷冻，其中喷雾冷冻应用最为广泛。
2.液氮在饮料加工中的应用
目前，许多饮料制造商已经使用氮气或氮气和CO2的混合物来代替传统的CO2用于饮料的充气包装。充满氮气的高碳酸饮料比只充满二氧化碳的饮料产生的问题少；氮气也非常适合灌装无气饮料，如葡萄酒和果汁。用液氮灌装不充气饮料罐的优点是，少量注入的液氮可以消除每个罐顶部空间的氧气，使储罐上部空间的气体呈惰性，从而延长易腐产品的储存期。
3.液氮在果蔬贮藏保鲜中的应用。
液氮在果蔬贮藏保鲜中的应用具有气调的优点，可以调节农副产品旺季和淡季的供需矛盾，减少贮藏中的损耗。气调的作用是提高氮气的浓度，同时控制氮气、氧气和CO2的气体比例，使其保持稳定状态，降低果蔬的呼吸强度，延缓后熟过程，从而保持果蔬采摘时的新鲜和原有的营养价值，延长果蔬的保鲜期。
4.液氮在肉类加工中的应用
在绞制、切碎或混合生肉的过程中加入液氮，可以有效提高产品质量。比如在意大利腊肠的加工中，使用液氮可以提高肉的保水性，防止脂肪氧化，提高切片和外观质量；用于加工再加工肉类，如肉类小吃和腊肉，它不仅可以加速蛋白质溶解和增强肉末混合时的保水性，而且对保持产品的独特形状特别有效。另外，生肉采用液氮快速冷却，既能长时间保持热肉的特性，又能保证肉的卫生安全。在加工工艺上，无需担心温度升高对肉质的影响，加工可以不受原料温度、加工时间和季节因素的影响，同时加工过程可以保持低氧分压，在一定范围内延长了产品的货架期。
5.液氮在食品低温粉碎中的应用。
低温粉碎是将冷却到脆化点温度的物料在外力作用下粉碎成粉末的过程。食品低温粉碎是近年来发展起来的一种新的食品加工技术，特别适用于加工芳香成分高、脂肪含量高、含糖量高、胶质含量高的食品。液氮低温粉碎处理，可一次性将原料的骨、皮、肉、壳全部粉碎，使成品颗粒细腻，保持其有效营养。比如日本的海藻、甲壳素、蔬菜、调味品等。经液氮冷冻后放入粉碎机中粉碎，成品的细颗粒可高达65438±000 μm以下，基本保持了原有的营养价值。此外，液氮低温粉碎还可以粉碎常温下难以粉碎的物料、热敏性物料和受热易变质分解的物料。此外，液氮还可以粉碎常温下难以粉碎的食物原料，如肥肉、水嫩蔬菜等，可以制作出前所未见的新型加工食品。
6.液氮在食品包装中的应用
英国伦敦一家公司研发出一种简单实用的食品保鲜包装方法，就是在包装食品时，在包装袋中加入几滴液氮。液氮蒸发转化为气体时，体积迅速膨胀，迅速置换包装袋内原有的大部分气体，减少了食品因氧化而变质，从而大大延长了食品的保质期。
7.液氮在食品冷藏运输中的应用。
冷藏运输是食品工业的重要组成部分。发展液氮制冷技术，发展液氮冷藏列车、冷藏车、冷藏集装箱，是当今世界相同的发展趋势。发达国家多年的应用实践表明，液氮制冷系统是唯一能在商业上与机械制冷系统相抗衡的制冷保鲜技术，也是食品冷藏运输的发展方向。
8.液氮在食品工业中的其他应用
由于液氮的制冷作用，可以将蛋汁、液体调味料、酱油加工成可以自由流动、倒出的颗粒状冷冻食品。这些食物可以随时使用，而且很容易准备。当研磨香料和吸水性食品添加剂，如代糖和卵磷脂时，将液氮注入研磨机中，以保护有价值的成分并增加研磨产量。周顺华等人证明，采用液氮淬火结合高温解冻破壁花粉，具有效果好、破壁率高、速度快、花粉生理活性稳定、无污染等特点。
四。在电子工业中的应用
1，超导技术
超导体的独特特性使其有可能广泛应用于各个领域。用液氮代替液氦作为超导制冷剂获得超导体，导致了超导技术的大规模发展和应用，被认为是2 0世纪科学上最伟大的发现之一。
超导磁悬浮技术是基于YBCO组成的超导陶瓷。当这种超导材料冷却到液氮的温度(78K，相当于-196~C)时，从正常状态变成超导状态。屏蔽电流产生的磁场和轨道磁场相互排斥。如果斥力大于列车重量，车体可以悬浮在空中。同时，在冷却过程中，由于超导体的磁通钉扎效应，一部分磁场被俘获在超导体中。这个捕获磁场和轨道磁场相互吸引，由于斥力和引力的共存，车体可以稳定地悬浮在轨道上方。与传统磁体同向相斥、反向相吸不同，超导体与外部磁场之间的这种相斥相吸的相互作用，使得超导体或永磁体能够克服自身重力，悬浮或倒挂在彼此下方。
2、电子元件制造及测试
环境应力筛选是选取一些典型的环境因素，对元器件或整机施加适当的环境应力，模拟元器件的工艺缺陷，即生产和装配过程中的缺陷，并进行修正或更换。温度循环和随机振动在环境应力筛选中更有效。温度循环试验采用较高的温度变化率和较大的热应力，使得由不同材料组成的部件因结合不良、材料不均匀、工艺中的缺陷等带来的隐患而迅速失效。温度变化速率为5℃/分钟。极限温度为-40℃、+60℃；循环次数为8次。这样的环境参数组合，使得虚焊、夹件、元器件本身缺陷的暴露更加明显。对于大量的温度循环试验，可以考虑两箱法。在这种情况下，筛选应该在水平上进行。
液氮是屏蔽和测试电子元件和电路板的更快和更有效的方法。
3.低温球磨技术
低温行星球磨机是通过向装有保温罩的行星球磨机中连续输入液氮气体，并及时吸收高速旋转的球磨罐产生的热量，在低温环境下对高科技材料进行混合、细磨、新产品开发和小批量生产的必备设备。该产品体积小、功能全、效率高、噪音低，广泛应用于医药、化工、环保、轻工、建材、冶金、陶瓷、矿产等部门。。
4.绿色切削技术
低温切削是利用液氮、液态二氧化碳、冷空气等低温流体喷入加工系统的切削区域，使切削区域处于局部低温或超低温状态，利用低温条件下工件的低温脆性，提高工件的可加工性、刀具寿命和表面质量。根据冷却介质的不同，低温切割可分为冷风切割和液氮冷却切割。低温冷风切削法是将-20℃ ~-30℃(甚至更低)的低温气流喷向刀尖的加工部位，混合少量植物润滑剂(每小时10~20m 1)，从而达到冷却、排屑、润滑的作用。与传统切削相比，低温冷风切削可以提高加工效率和工件表面质量，而且对环境几乎没有污染。日本安田工业公司的加工中心采用在电机轴和刀杆轴中心插入绝缘风道的结构，利用-30℃的低温冷空气直接通向刀片。这种结构大大改善了切削条件，有利于低温冷风切削技术的实施。横河和彦研究了车铣时的冷风冷却。在铣削实验中，分别对水基切削液、常温空气(+10℃)和冷风(-30℃)进行了对比。结果表明，冷风切削能显著提高刀具耐用度。在车削试验中，冷风(-20℃)切削的刀具磨损率明显低于常温空气(+20℃)切削。
液氮冷却切削的应用形式主要有两种。一种是利用瓶装压力将液氮像切削液一样直接喷入切削区域；另一种是利用液氮加热蒸发循环间接冷却刀具或工件。目前低温切削主要用于钛合金、高锰钢、淬火钢等难加工材料的加工。KPRaijurkar使用H13A硬质合金刀具，并用液氮低温冷却刀具。实验结果表明，与传统切削方法相比，刀具磨损明显减少，切削温度降低30%，工件表面加工质量大大提高。万广民用间接冷却法对高锰钢进行了低温切削试验。结果表明，低温间接冷却法加工高锰钢时，降低了对刀具的冲击力，减少了刀具磨损，改善了加工硬化现象，也提高了工件的表面质量。王、等人利用液氮喷涂法在数控机床上对45淬硬钢进行了低温加工。实验结果表明，采用液氮喷涂方法低温加工45淬硬钢，可以提高刀具耐用度和工件表面质量。
在液氮冷却加工状态下，硬质合金材料可以保持其抗弯强度、断裂韧性和冲击强度，其硬度随着温度的降低而增加，因此硬质合金刀具材料在液氮冷却下可以保持其优异的切削性能，其性能取决于粘结相的数量，就像在室温下一样。对于高速钢来说，随着温度的降低，其硬度增加，冲击强度降低，但整体上能保持良好的切削性能。他研究了如何在低温下改善某些材料的切削性能，选定了5种材料:低碳钢AISll010、高碳钢AISl070、轴承钢AISIE52100、钛合金Ti-6A 1-4V、铸造铝合金A390。实验研究表明，低碳钢具有良好的低温脆性，低温切削可以获得理想的加工效果。对于高碳钢和轴承钢，应用液氮冷却可以抑制切削区的温升和刀具磨损率；切削铸造铝合金时，应用低温冷却可以提高刀具的硬度和耐磨性。加工钛合金时，同时冷却刀具和工件，可以有效降低切削温度，降低钛与刀具材料的化学亲和力。
动词 （verb的缩写）其他领域
酒泉卫星发射中心专用燃烧站生产液氮，液氮是火箭燃料的推进剂。大量的液氮以高压将火箭燃料推向燃烧室。
用于开发高温超导电力电缆；用于紧急维修以冻结液体管道；用于材料的低温稳定和淬火；液氮冷组装技术(工业上热胀冷缩的应用)也有广泛应用；液氮人工增雨；液氮引流技术正在及时深入研究，以减少液体和诱导喷洒。
利用井下氮气灭火，火势很快被扑灭，消除了瓦斯爆炸的危险。
为什么选择液氮:因为它比其他方法冷却更快，并且不与其他物质发生反应，所以它大大节省了空间，并提供了干燥的气氛。它环保(液氮会直接挥发成气体返回大气，不会留下任何污染)，使用简单方便。