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微纳米气泡领域的春天已悄悄来临

2021-04-01胡钧

净水技术 2021年2期
关键词:界面研究

清晨小草上晶莹剔透的露珠为什么是圆的?为什么可以在叶子上滚动?这些现象都与物质的界面性质分不开。研究发现,一些特殊的现象或反应往往发生在微观界面上,特别是纳米尺度下的界面行为,和物质的宏观表现有着截然不同的特性。露珠的超高接触角,就是在纳米突起中间发生气体吸附而形成的。

“纳米气泡”这一概念的提出,源于19世纪80年代初的一个神奇现象:当时科学家们在测量2个疏水界面之间的界面作用力时,发现存在着一种神秘疏水长程引力,这一谜题引导科学家们猜测界面纳米气泡的存在。虽然纳米气泡在界面上的稳定吸附可以很好地解释这种疏水长程引力,但是一直缺乏直接的证据。直到2000年,中国课题组和日本课题组分别发表了纳米气泡的原子力显微成像图片,为纳米气泡的存在提供了最直观的证据。由于纳米气泡的存在有悖于经典热力学和统计力学理论,在随后的10年里,对于纳米气泡是否真实存在,以及如何解释它的稳定性,学术界仍处于激烈的争论中。

近10年来,纳米气泡的存在逐步被大家所接受,但其稳定性的理论基础依然缺乏。虽然学术界提出了很多的模型,但是一直没能解释纳米气泡的属性。目前,相关基础研究正在持续推进;同时,纳米气泡结合微米气泡,即微纳米气泡的应用,已引起多个国家的高度重视;近几年来,纳米气泡相关文章每年超过200篇。日本已把微纳米气泡的应用研究上升到国家战略位置。……

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