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纳米气泡的奥秘得以解决

2021-03-26 13:32

含有悬浮纳米气泡的水被用于许多生物学和医学应用中。例如,纳米气泡增加了药物和基因递送的效率。含氧纳米气泡的水用于废水处理,以促进动植物的生长,并治愈由厌氧细菌引起的疾病。观察到的悬浮纳米气泡的寿命长达数周。但是,根据经典的气泡稳定性理论,纳米尺寸的气泡应在微秒内溶解。实验与理论之间的争议被称为纳米气泡悖论。

纳米气泡的奥秘得以解决

现在,芬兰VTT技术研究中心的研究人员Tapio Vehmas和Lasse Makkonen解决了这一悖论。根据他们的热力学分析,纳米级气泡的确迅速溶解,但是当气泡在形成时已经足够小时,溶解过程就不会开始。这是因为当非常小的气泡收缩时,产生将气体从气泡边界转移到液体所必需的过饱和所需的能量大于气泡表面能的相应减少。根据Vehmas和Makkonen的说法,气泡直径为180纳米,在该直径以下,气泡在室温下不会在饱和水中开始溶解。

Vehmas和Makkonen的研究阐明了为什么可以存在纳米气泡,以及产生纳米气泡的基础是什么。这将有助于开发更有效的纳米气泡发生器。新理论也可以应用于附着在表面的纳米气泡。表面纳米气泡例如用于清洁和减少在水中移动的物体的摩擦。

Makkonen和Tikanmäki的“亚稳态纳米气泡研究发表在化学学会的ACS Omega杂志上。

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