日前，西北工業(yè)大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院臧渡洋教授研究團(tuán)隊(duì)成功創(chuàng)下吉尼斯世界紀(jì)錄，制備出“地面上最長(zhǎng)壽命氣泡”，在聲懸浮條件下氣泡保持時(shí)間可達(dá)到23分36秒，且在被直徑為0.8毫米的熱銅針穿透時(shí)懸浮氣泡仍能保持不破裂。

　　據(jù)介紹，普通氣泡受到重力的影響，液膜上下的薄厚程度逐漸不均衡，使得氣泡在自然條件下只能短時(shí)間存留。為解決此問(wèn)題，科研人員通常使用表面活性劑或微/納米顆粒等作為穩(wěn)定劑來(lái)抑制重力引起的排液，從而延長(zhǎng)氣泡壽命，但化學(xué)穩(wěn)定劑的加入不可避免地會(huì)導(dǎo)致氣泡的“污染”，這在特定生產(chǎn)條件下并不適用。

　　為了探究不引入化學(xué)穩(wěn)定劑而獲得長(zhǎng)壽命氣泡的方法，研究學(xué)者曾在國(guó)際空間站直接利用微重力條件抑制排液，實(shí)現(xiàn)了純水氣泡的穩(wěn)定和較長(zhǎng)壽命。空間站實(shí)驗(yàn)雖然可獲得長(zhǎng)壽命氣泡，但成本極其昂貴，而且不便于結(jié)合其他研究手段進(jìn)行復(fù)雜實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。因此，能否在地面常重力條件下尋找一種不引入化學(xué)穩(wěn)定劑的氣泡穩(wěn)定方法成為亟待解決的問(wèn)題。

　　臧渡洋教授課題組一直圍繞軟物質(zhì)和復(fù)雜流體開(kāi)展研究，特別關(guān)注軟物質(zhì)界面的物理、力學(xué)以及化學(xué)耦合問(wèn)題。他早在法國(guó)留學(xué)期間便針對(duì)氣泡物理的基礎(chǔ)問(wèn)題開(kāi)展研究，來(lái)到西工大后，導(dǎo)師魏炳波院士所建立和發(fā)展的聲懸浮技術(shù)又為臧渡洋教授的氣泡研究提供了創(chuàng)新指引。

　　“超聲既然能使液滴懸浮而不墜落，那能否使氣泡液膜中的液體不往下流動(dòng)(排液)呢?”在這一問(wèn)題的驅(qū)動(dòng)下，臧渡洋開(kāi)始帶領(lǐng)本科生開(kāi)展超聲“吹泡泡”的興趣實(shí)驗(yàn)。在一次實(shí)驗(yàn)中，課題組同學(xué)偶然發(fā)現(xiàn)，聲懸浮條件下液滴可以轉(zhuǎn)變?yōu)闅馀?，且聲懸浮氣泡存活時(shí)間顯著優(yōu)于常規(guī)氣泡，甚至使用針頭去穿刺仍能夠保持完整。

　　這一突出特性使課題組欣喜異常，引起了大家極大的科研興趣。聲場(chǎng)中的氣泡為什么如此“堅(jiān)固”而長(zhǎng)壽?臧渡洋教授開(kāi)始組織研究團(tuán)隊(duì)對(duì)這一問(wèn)題展開(kāi)深入探索歸納，并最終揭示了聲懸浮氣泡的超穩(wěn)定性是由于氣泡內(nèi)外表面的聲輻射力顯著抑制了重力排液導(dǎo)致的。這一研究成果發(fā)表在國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊《Droplet》上。

　　該成果首創(chuàng)了通過(guò)超聲懸浮穩(wěn)定氣泡的新方法，并進(jìn)一步揭示了造成這種超穩(wěn)定性的物理機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了在常規(guī)重力條件下使氣泡保持長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定，達(dá)到了媲美空間站中微重力環(huán)境抑制排液的效果，提供了適用于氣泡及氣泡膜研究的空間環(huán)境的地面模擬途徑。

　　以此成果為指引，臧渡洋教授課題組制備出了“地面上最長(zhǎng)壽命氣泡”并創(chuàng)下吉尼斯世界紀(jì)錄：在聲懸浮條件下，氣泡保持時(shí)間達(dá)到23分36秒。

　　科技專家介紹，這種無(wú)固體表面接觸、無(wú)化學(xué)“污染”、超穩(wěn)定的聲懸浮氣泡在科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中具有極大的應(yīng)用前景。

　　(記者 張彥剛 通訊員 潘子祺)