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西工大科研团队创纪录!制备出“地面上最长寿命气泡”!

时间:2024-10-15 19:21:43来源:ITBEAR编辑:瑞雪

西北工业大学物理科学与技术学院传来振奋人心的消息,臧渡洋教授团队成功创造了一项吉尼斯世界纪录,他们制备出了“地面上最长寿命气泡”。这一气泡在声悬浮条件下,保持时间长达23分36秒,甚至在直径为0.8毫米的热铜针穿透下仍能维持不破裂状态。

气泡虽小,却在人们的生产生活中扮演着不可或缺的角色。其独特的界面物理化学性质及动力学行为,为众多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,由于重力导致的排液和气泡的大比表面积,使得气泡天生不稳定,这一特性极大地限制了其在多个领域的应用。

为了延长气泡的“寿命”,科研人员通常使用表面活性剂或微/纳米颗粒等作为稳定剂。但这些化学稳定剂的加入,往往会导致气泡的“污染”,在特定条件下并不适用。因此,如何在不引入化学稳定剂的情况下,获得“长寿命”气泡,成为了亟待解决的问题。

臧渡洋教授课题组长期致力于软物质和复杂流体的研究,特别关注软物质界面的物理、力学及化学耦合问题。在导师魏炳波院士所建立和发展的声悬浮技术的启发下,臧渡洋教授开始探索利用超声悬浮来稳定气泡的新方法。

在一次兴趣实验中,课题组偶然发现,声悬浮条件下的液滴可以转变为气泡,且其存活时间显著优于常规气泡,即使使用针头穿刺也能保持完整。这一发现激发了臧渡洋教授团队的深入研究,他们最终揭示了声悬浮气泡的超稳定性是由于气泡内外表面的声辐射力显著抑制了重力排液所致。

这一创新成果不仅实现了在常规重力条件下使气泡长时间稳定,还提供了适用于气泡及气泡膜研究的地面模拟途径,媲美空间站中的微重力环境效果。相关研究成果已发表在国际知名学术期刊《Droplet》上,并引起了广泛关注。

这种无固体表面接触、无化学“污染”的超稳定声悬浮气泡,在科学研究和工业生产中具有极大的应用潜力。例如,它可以用于测量液体的表面张力及其流变学性质,作为收集和分析气溶胶颗粒的液基材料,以及作为理想的生物/化学反应器,用于晶体生长、细胞培养的液体模板等。

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