纳米气泡,不容小觑的泡泡
2023-10-24张立娟
科学大众 2023年18期
□文/张立娟

说起气泡,大家可能会想到小朋友玩的肥皂泡。在阳光下,伴随着孩童的笑声,肥皂泡四处飘摇,绚丽多彩。气泡如此常见,我们在日常生活和大自然中经常能发现它们的身影。
碳酸饮料里面的二氧化碳气体,会在打开瓶盖的瞬间以气泡的形式喷涌而出。正在沸腾的开水,一串串大大小小的气泡从壶底冲到水表面,发出“滋滋”的声音。冬天的江河湖泊内,我们还经常能看到水结冰后被封在冰中的气泡。
这些我们肉眼可见的大气泡,研究者已经对它们的性质了解得比较透彻。根据经典的拉普拉斯方程,气泡越小,它们内部的压强就越大。如果尺寸足够小,它们的寿命将非常短,短到人们用常规方法无法检测的程度。那么,纳米级的气泡是否真的不能稳定存在呢?
令人惊奇的是,20 多年来,科学家不仅检测到了稳定的纳米气泡,并且发现了它们的许多特殊性质,如超长寿命、表面带电、比表面积大、特殊的生物学效应和传质效率高等。同时,它们在诸多领域表现出巨大的应用前景,如水处理、农业、清洗、生物医学、养生健康等。虽然有些应用机理并不清楚,但其出奇的效果不容忽视,具有极大的发展潜力。
纳米气泡领域的诞生
早在1950 年,爱泼斯坦-普莱塞特理论就预测了微米气泡的寿命在毫秒量级,纳米气泡的寿命则更短。所以很长时间以来,大家都认为纳米级的气泡根本无法稳定存在。

纳米气泡的提出、发现的历史过程(左)和2000年……
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