为什么微小孔隙里的水冻结方式不同于一桶水？
水处在狭窄空间时，有两个因素同时改变。第一，孔壁使水的表面弯曲，这种曲率降低了水重新排列成冰的容易程度；一个关于饱和砂岩冻结的模型将孔隙几何描述为在受限水中诱导曲率并降低其活度[5]。第二，孔壁本身与水分子相互作用，在金属有机框架这类高度非均质的宿主中，这些宿主-客体相互作用会产生非典型相行为，包括毛细凝聚[2]。
结果是，受限并不会简单地以固定幅度推迟冻结。一个关于介孔材料中流体的统计模型发现，较大孔隙中的流体发生不连续的一阶转变，而较小孔隙中的流体发生连续的高阶转变[2]。同一模型还发现，受限流体中低密度与高密度吸附态之间的能垒低于体相流体，这使凝聚在低于体相饱和压力的压力下发生[2]。通俗地说：周围环境越狭窄、相互作用越强，相变就越是被抹平、被推移，而不是在某个明确温度下一举发生。
受限会让冻结膨胀变好还是变坏？
对储存冷量或保护结构的人来说，担心的是膨胀。水冻结时会膨胀，在密封或刚性空间中，这种膨胀可能撑裂容器并导致泄漏。通过毛细作用将水基相变材料浸入纤维素海绵，再把每块材料封入塑料薄膜袋，显著降低了实测膨胀：复合材料中纯水的最大膨胀系数约为1.99%，盐溶液约为2.4%，而单独纯水约为9%[1]。
这是很大的实际差异，说明海绵的孔隙网络为冰提供了伸展空间，把应变分散开而不是集中起来。同一研究还发现，当液体饱和度超过约52.87%后，复合材料的有效热导率保持在0.2 W/(m·K)以上，在给定饱和度下，海绵孔隙率和热导率是主导因素[1]。因此，毛细成形不仅约束膨胀，还决定了材料传热的效率，这对任何储冷应用都很重要。
毛细力也会阻断并改变流动路径
毛细作用不只是被动的容器。在多孔介质中，它像一道闸门，决定流体能在哪里移动。水驱油孔隙尺度模拟发现，随着水推进，一些水-油界面因毛细力停滞在孔隙或孔喉处，通过这些位置的流动路径随之消失[4]。哪些表面是润湿的很关键：在油湿和中间润湿介质中，毛细力始终表现为阻力，界面停在孔喉处；而在水湿介质中，界面可以反转，并在变宽的区域被阻断，通常是从孔喉移向孔隙[4]。
这与冻结相关，因为受限几何中的相变也关乎液体在哪里、如何连通。如果毛细力钉住界面并切断通道，那么局部液体供给和可供膨胀的空间就会分布不均。那项流动路径研究没有考察冻结，因此不能直接说明这些停滞界面如何影响结冰；它展示的是受限如何使流体分布变得不均匀的机制[4]。
应用在哪里，认识还有哪些不足
最具体的应用是模块化储冷：毛细吸附让水基相变材料能被做成可搬运、可安装的块体，海绵限制膨胀，封装防止泄漏[1]。另一条研究路线把受限用于电子器件而非储热：一种围绕自受限纳米丝构建的相变存储器件，复位电流约为10微安，比高度微缩的传统相变存储器低一到两个数量级，同时保持大开关比、快速和多级存储行为[3]。那项器件工作涉及受限几何中的相变，但不涉及毛细作用，因此是平行案例，而非同一机制[3]。
真正尚未解决的是真实材料中孔径、表面化学与冻结行为之间的定量联系。砂岩模型把毛细作用和吸附放在一起处理，但只是针对一种岩石的理论模型[5]；介孔模型是统计性的，面向框架材料[2]；海绵结果是对特定复合材料膨胀和热导率的实验测量[1]。这些结果与同一幅图景相符：曲率和壁面相互作用会移动相变，并重新分配材料的去向；但它们还不足以给出预测任意受限水系统膨胀的通用规则。
本文引用的文献
通过毛细吸附成型的水基相变材料凝固时体积膨胀特征
通过毛细作用吸入纤维素海绵的水基相变材料，最大凝固膨胀约为1.99%（纯水）和2.4%（氯化钠溶液），远低于纯水约9%的膨胀；当液体饱和度超过约52.87%后，有效热导率高于0.2 W/(m·K)。
受限流体平衡相变的统计建模
一个关于介孔材料中受限流体的统计模型发现，较大孔隙产生不连续的一阶相变，较小孔隙产生连续的高阶相变，且自由能垒低于体相流体，因此凝聚压力更低。
通过可相变自受限纳米丝实现的相变存储器
一种使用自受限SiTex纳米丝的相变存储器件实现了约10微安的复位电流，比高度微缩的传统相变存储器低一到两个数量级，同时保持大开关比、快速和多级存储。
毛细作用和黏度对多孔介质两相驱替中流动路径变化的影响
两相驱替的孔隙尺度模拟表明，毛细力使水-油界面停滞在孔隙或孔喉处，并消除那里的流动路径；阻断位置取决于介质是水湿、中间润湿还是油湿。
考虑毛细作用和吸附的饱和砂岩冻结特征曲线理论模型
一个针对饱和砂岩冻结特征曲线的理论模型纳入了毛细作用和吸附，将孔隙几何描述为在水-冰转变过程中在受限水中诱导曲率并降低其活度。