西北工业大学臧渡洋教授团队成功制备出“地面上最长寿命气泡”,并创下吉尼斯世界纪录,该气泡在声悬浮条件下保持时间长达 23 分 36 秒,即使被热铜针穿透也能保持不破裂。这一突破性成果为气泡研究领域开辟了新的方向,并将在材料工程、流体物理、生命科学和环境科学等领域产生广泛的应用。
气泡,看似简单,却蕴藏着巨大的科学价值。 由于其独特的界面物理化学性质和动力学行为,气泡膜为许多特定的物理化学过程提供了独特的传热传质边界条件和二维柔性约束。然而,重力导致的排液和气泡本身的大比表面积使其天生不稳定,这限制了气泡在实际应用中的潜力。
臧渡洋教授团队通过深入研究,揭示了声悬浮气泡的超稳定性源于气泡内外表面的声辐射力对重力排液的显著抑制。 他们利用声腔共振机制,在声悬浮条件下创造出稳定的气泡,其寿命比常规气泡提高了两个数量级以上。即使没有任何表面活性剂的稳定作用,纯水气泡也可以稳定 7 分钟以上。
这项研究成果的意义远不止于创下吉尼斯世界纪录。 它首创了通过超声悬浮稳定气泡的新方法,并揭示了这种超稳定性的物理机制。这项研究为气泡及气泡膜研究提供了适用于空间环境的地面模拟途径,也为气泡在科学研究和工业生产中的应用开辟了新的可能性。
超稳定气泡将为以下领域带来新的突破:
- 测量液体表面张力及其流变学性质: 超稳定气泡可以作为精确测量液体表面张力的工具,为材料科学和流体物理研究提供更准确的数据。
- 收集和分析气溶胶颗粒: 超稳定气泡可以作为收集和分析气溶胶颗粒的液基材料,为环境科学和大气研究提供新的手段。
- 生物 / 化学反应器: 超稳定气泡可以作为理想的生物 / 化学反应器,用于晶体生长、细胞培养的液体模板 / 独特的微环境,为生物工程和化学工程领域带来新的应用。
西工大团队的这一突破性成果,标志着气泡研究领域迈入了一个新的纪元。 超稳定气泡将为科学研究和工业生产带来革命性的变化,并为解决人类面临的重大挑战提供新的思路和方法。
参考文献:
- Extraordinary stability of surfactant-free bubbles suspended in ultrasound. Droplet.
- Nature 期刊亮点报道: [链接]
作者: [您的姓名],资深新闻记者和编辑,曾供职于新华社、人民日报、中央电视台、华尔街日报、纽约时报等媒体。
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