IT 之家 10 月 13 日消息，西北工業大學 10 月 12 日發文稱，日前，臧渡洋教授團隊成功創下吉尼斯世界紀錄，制備出 " 地面上最長壽命氣泡 "。在聲懸浮條件下，氣泡保持時間可達到 23 分 36 秒，且在被直徑爲 0.8 毫米的熱銅針穿透時，懸浮氣泡仍能保持不破裂。
據介紹，由于氣泡獨特的界面物理化學性質及其動力學行爲，特别是氣泡膜爲許多特定的物理化學過程提供了獨特的傳熱傳質邊界條件和二維柔性約束，其在材料工程、流體物理、生命科學和環境科學等領域都有着廣泛的應用前景。然而，由于重力導緻的排液以及氣泡本身的大比表面積，氣泡天生不穩定。
臧渡洋教授研究團隊通過深入探索歸納，并最終揭示了聲懸浮氣泡的超穩定性是由于氣泡内外表面的聲輻射力顯著抑制了重力排液導緻的。該研究成果以 "Extraordinary stability of surfactant-free bubbles suspended in ultrasound" 爲題發表在國際知名學術期刊 Droplet 上（期刊封面故事），并被 Nature 期刊亮點報道。
該成果首創了通過超聲懸浮穩定氣泡的新方法，并進一步揭示了造成這種超穩定性的物理機制，實現了在常規重力條件下使氣泡保持長時間穩定，達到了媲美空間站中微重力環境抑制排液的效果，提供了适用于氣泡及氣泡膜研究的空間環境的地面模拟途徑。
論文中團隊提出，在聲懸浮條件下，利用聲腔共振機制形成的聲懸浮氣泡，穩定性得到了顯著提升，可以在超聲環境下存在超過 15min。即使沒有任何表面活性劑的穩定作用，純水氣泡也可以穩定 7min 以上，這比常規氣泡的壽命提高了兩個數量級以上。
此外，通過實驗證明，在聲場的穩定作用下氣泡甚至能夠在針刺等外部擾動下保持穩定。這種超穩定性是由于駐波聲場在懸浮氣泡的内外表面都提供了獨特的聲輻射壓力分布，這樣的聲輻射壓分布一方面平衡了液體重力，實現了穩定懸浮。另一方面對氣泡膜提供了擠壓作用，抵消了靜水壓力，從而抑制了其中的重力排液。聲輻射壓的分布還可通過改變聲場強度來調節，從而得到不同形态的聲懸浮氣泡。
以此成果爲指引，臧渡洋教授課題組制備出了 " 地面上最長壽命氣泡 " 并創下吉尼斯世界紀錄：在聲懸浮條件下，氣泡保持時間達到 23 分 36 秒。
IT 之家從西工大官方獲悉，這種無固體表面接觸、無化學 " 污染 "、超穩定的聲懸浮氣泡在科學研究和工業生産中具有極大的應用前景。例如，超穩定氣泡有助于測量液體的表面張力及其流變學性質；可以作爲收集和分析氣溶膠顆粒的液基材料；可以作爲理想的生物 / 化學反應器，用于晶體生長、細胞培養的液體模闆 / 獨特的微環境等。
參考資料
