揭秘科技创新的力量

声悬浮技术的超稳定气泡：引领科学研究和工业生产的新篇章

IT之家报道，近日西北工业大学臧渡洋教授团队创下吉尼斯世界纪录，他们成功制备出地面上最长寿命的气泡。
这一重大突破在国际知名学术期刊《Droplet》上发布，并受到Nature期刊的亮点报道。
该团队首创了通过超声悬浮稳定气泡的新方法，进一步揭示了造成这种超稳定性的物理机制，为气泡及气泡膜研究提供了空间环境的地面模拟途径。

一、研究背景

气泡在材料工程、流体物理、生命科学和环境科学等领域有着广泛的应用前景。
由于重力导致的排液以及气泡本身的大比表面积，气泡天生不稳定。
针对这一问题，臧渡洋教授研究团队通过深入探索，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导致的。

二、声悬浮技术的超稳定气泡

声悬浮技术是一种利用声波产生的压力场使物体悬浮于空中的技术。
臧渡洋教授团队利用这一技术，成功实现了气泡的超稳定悬浮。
在声悬浮条件下，气泡保持时间可达到23分36秒，这一成果创下吉尼斯世界纪录。

该团队提出，在声悬浮条件下，利用声腔共振机制形成的声悬浮气泡，稳定性得到了显著提升。
即使没有任何表面活性剂的稳定作用，纯水气泡也可以稳定7分钟以上，这比常规气泡的寿命提高了两个数量级以上。
通过实验证明，在声场的稳定作用下气泡甚至能够在针刺等外部扰动下保持稳定。

三、声悬浮气泡的物理机制

声悬浮气泡的超稳定性源于驻波声场在悬浮气泡的内外表面提供的独特声辐射压力分布。
这种声辐射压分布一方面平衡了液体重力，实现了稳定悬浮；另一方面对气泡膜提供了挤压作用，抵消了静水压力，从而抑制了其中的重力排液。
声辐射压的分布还可通过改变声场强度来调节，从而得到不同形态的声悬浮气泡。

四、应用前景

臧渡洋教授课题组的研究成果在科学研究和工业生产中具有极大的应用前景。
超稳定气泡可以用于测量液体的表面张力及其流变学性质；这些气泡可以作为收集和分析气溶胶颗粒的液基材料；最后，它们还可以作为理想的生物/化学反应器，用于晶体生长、细胞培养的液体模板或独特的微环境等。
声悬浮技术的无固体表面接触、无化学污染的特点，使得其在科研和工业生产中的应用更加广泛。

五、结论

臧渡洋教授团队首创的超声悬浮稳定气泡新方法，为气泡及气泡膜研究提供了空间环境的地面模拟途径。
这一技术的超稳定气泡在科研和工业生产中具有广泛的应用前景。
未来，随着研究的深入和技术的进步，声悬浮技术有望在更多领域发挥重要作用，为人类社会带来更多的福祉。

臧渡洋教授团队的研究成果为声悬浮技术的进一步发展和应用奠定了基础。
这一技术的超稳定气泡具有极高的研究价值和广泛的应用前景。
我们期待未来有更多的科研团队加入这一研究领域，共同推动声悬浮技术的发展。

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