生物体新陈代谢的速率是随着温度的下降而降低的,因此人们很早以前就利用这一特点,以求长期维持生物样本的活性。虽然生物组织能在低温环境下有效的保存,但却容易在结冰和解冻过程中受到溶液中冰晶的破坏,严重影响了被保存生物组织的完整性和实效性。有一些研究者将超声波、微波和电场等一些物理场作用于一些溶液的冻结过程,这些物理场对溶液冻结过程中的过冷度、过冷态时间以及冰晶形态等都有一定的影响,但是其效果不是很显著,未能有效解决控制冷冻过程的问题。而磁场作用于冷冻过程的研究较少,本文的重点就是研究磁场影响溶液冻结过程的机理。为了发现磁场对溶液冻结过程的作用机理,本文主要研究磁场对溶液过冷过程的影响以及磁场对溶液冰晶形态的影响。本文将去离子水、蔗糖溶液(包含4种不同质量分数ω1=2%,ω2=5%,ω3=8%,ω4=10%)以及氯化钠溶液(包含4种不同质量分数ω1=2%,ω2=5%,ω3=8%,ω4=10%)作为研究样本,采用亥姆霍兹线圈产生匀强磁场,在样本冻结过程中施加不同强度的直流磁场,并采集实验数据和图像。对直流弱磁场作用下的去离子水、蔗糖溶液和氯化钠溶液过冷过程进行了实验研究,实验涉及十个磁场强度,分别为0、3、6、9、12、15、20、25、30和35G。结果表明：对于去离子水而言,在磁场作用下,过冷度和过冷态时间有所增大。在15G的磁场强度下过冷度达到最大值,与无磁场作用下的去离子水相比,过冷度增大了2.55℃,增大幅度高达46%；去离子水的过冷态时间也在15G的磁场强度下达到最大值,与无磁场作用下的去离子水相比,过冷态时间延长幅度高达186%。对于蔗糖溶液以及氯化钠溶液来说,磁场强度对不同浓度的蔗糖溶液和氯化钠溶液过冷过程的影响程度不同,蔗糖溶液和氯化钠溶液的过冷度和过冷态时间与磁场强度之间存在窗口效应。在磁场作用下过冷度和过冷态时间在磁场的影响下均呈现多极值现象。研究了磁场对溶液冻结过程中生成的冰晶形态的影响。以去离子水、蔗糖溶液以及氯化钠溶液为实验样本,在其冻结过程中施加不同强度的磁场,并用体式显微镜(显微镜放大倍数调节至180倍)观察去离子水的冷冻结晶过程,通过CCD数码摄像头拍摄记录冰晶形态。通过对比不同磁场下去离子水、蔗糖溶液和氯化钠溶液冷冻过程中的结晶形态,得到以下结论：对于去离子水、蔗糖溶液以及氯化钠溶液而言,直流磁场对去离子水、蔗糖溶液和氯化钠溶液中冰晶生长有一定的抑制作用,在磁场作用下,冰晶的形态发生了变化,由无磁场下的棒状晶体变为类似圆形的晶体,且随磁场强度不同,冰晶尺寸变大或变小。本文从微观角度解释了直流磁场影响去离子水和溶液冻结过程的作用机理。去离子水中的水合离子会在磁场的作用下产生洛仑兹力,导致去离子水中水合离子之间的氢键发生断裂,氢键结合和断裂的动态平衡就会被破坏,从而导致了去离子水的物理性质性质的改变；溶液中的离子会在磁场的作用下产生洛仑兹力,导致溶液中水分子内能、径向分布函数和氢键结构等的变化,因此会改变成核位能,进而影响了溶液的冻结过程。本文通过分析大量实验数据,得出了磁场影响去离子水和溶液冻结过程的一般规律,该规律可以为磁场应用于生物组织低温保存提供有效的指导。