近日,西北工业大学教授臧渡洋及其团队成功制备出“地面上最长寿命气泡”,并因此创下吉尼斯世界纪录。
在声悬浮条件下,这个气泡的保持时间达到了令人惊叹的23分36秒。
更令人惊奇的是,当直径为0.8毫米的热铜针刺穿气泡时,气泡依然保持完整,未发生破裂。
声悬浮技术的创新应用臧渡洋教授的团队通过深入研究,揭示了声悬浮气泡的超稳定性,主要归功于气泡内外表面的声辐射力显著抑制了重力排液。
这一发现表明,气泡在声场中不仅可以存在更长的时间,而且可以在受到外部扰动(如针刺)时保持稳定,这对于细胞培养、细胞损伤研究等生物研究辅平了道路。
研究成果以“Extraordinary stability of surfactant-free bubbles suspended in ultrasound”为题发表在国际知名学术期刊《Droplet》上,并被《Nature》期刊亮点报道。
这些研究为气泡的稳定性提供了新的理论依据,同时也为实际应用奠定了基础。
实验过程与发现在实验中,团队利用声腔共振机制形成的声悬浮气泡,显著提高了气泡的稳定性。
在超声环境下,这些气泡的存在时间超过了15分钟,即使是在没有表面活性剂的情况下,纯水气泡也可以保持稳定超过7分钟,显示出其稳定性远超传统气泡。
为了进一步验证气泡的超稳定性,研究人员进行了多种实验,包括对气泡施加外部扰动。
实验表明,驻波声场对悬浮气泡的内外表面提供了独特的声辐射压力分布,从而平衡了液体重力,抵消了静水压力,有效抑制了重力排液。
这一发现不仅丰富了气泡的物理化学特性,还提供了新的实验方法。
应用前景与意义这种超稳定的声悬浮气泡在科学研究和工业生产中展现出巨大的应用潜力。
首先,它们可以用于测量液体的表面张力和流变性质,为相关研究提供了精确的实验工具。
其次,这些气泡可以作为液基材料,用于收集和分析气溶胶颗粒,助力环境科学研究。
此外,声悬浮气泡还能作为理想的生物和化学反应器,为晶体生长和细胞培养提供独特的微环境。
由于这种气泡的独特性质,它们也有望在材料工程和生命科学等多个领域找到应用。
例如,在生物医学研究中,声悬浮气泡能够为细胞培养提供无固体表面接触的环境,从而减少细胞损伤,提高实验的可靠性。
未来展望臧渡洋教授的团队表示,他们将继续深入研究声悬浮气泡的特性,以期发现更多的应用场景。未来,超稳定气泡有可能在气体和液体的混合、反应速率的控制等方面发挥重要作用。
臧渡洋教授团队的成功,不仅是气泡研究领域的一次突破,更是科学探索精神的体现。