西工大科研团队制备出“地面上最长寿命气泡”

西工大物理科学与技术学院臧渡洋教授团队日前成功创下吉尼斯世界纪录，制备出“地面上最长寿命气泡”，在声悬浮条件下气泡保持时间可达到23分36秒，且在被直径为0.8毫米的热铜针穿透时悬浮气泡仍能保持不破裂。

 

臧渡洋教授介绍，气泡在人们生产生活中是熟悉且不可或缺的重要角色。由于气泡独特的界面物理化学性质及其动力学行为，特别是气泡膜为许多特定的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，其在材料工程、流体物理、生命科学和环境科学等领域都有着广泛的应用前景。

臧渡洋：“气泡这个液膜本身可以把它理解成一种容器，就是比如说我们有些化学反应，你可以在这个试管里边进行，或者是在一些烧杯里进行等等，就是这个固体的壁面实际上对化学反应它会有一定的干扰，或者我们说夸张一点，它就是一种污染，就是我们即使洗的再干净，你让它在气泡里面发生反应，它即使超洁净，就是没有那种壁面的干扰，它又是一个准二维的一个体系，就可以研究一些准二维体系里面的一些物理化学过程，它有可能产生一些新的化学反应，用这种条件可能制备出新的物质或者新的材料。”

普通气泡受到重力的影响，液膜上下的薄厚程度逐渐不均衡，使得气泡在自然条件下只能短时间存留，数秒且触之即破，这种生命周期短和稳定性差的特性极大制约了其在生产生活中的广泛应用及其重要作用的发挥。科研人员通常加入化学稳定剂来抑制重力引起的排液，从而延长气泡寿命，但不可避免地会导致气泡的“污染”； 研究学者曾在国际空间站直接利用微重力条件抑制排液，实现了纯水气泡的稳定和较长寿命，但这种条件下获得长寿命气泡，成本极其昂贵。因此，能否在地面常重力条件下寻找一种不引入化学稳定剂的气泡稳定方法成为亟待解决的问题。

臧渡洋教授课题组一直围绕软物质和复杂流体开展研究，特别关注软物质界面的物理、力学以及化学耦合问题。他早在法国留学期间便针对气泡物理的基础问题开展研究。来到西工大，导师魏炳波院士建立和发展的声悬浮技术为臧渡洋教授的气泡研究提供了创新指引。

臧渡洋：“在偶然的这个实验里面发现了，就是说在声悬浮的条件下，气泡很稳定，针扎进去的时候，不锈钢的或者铜的，或者是不管什么材料，你扎的时候气泡不破，因为有超声一种挤压作用，气泡液体始终给我们这个针的这个固体表面处于一种接触的这种状态。”  

这一突出特性使课题组欣喜异常，并引起了大家极大的科研兴趣。臧渡洋教授开始组织研究团队对此展开深入探索归纳，并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。通过不断研究，臧渡洋教授课题组制备出了“地面上最长寿命气泡”并创下吉尼斯世界纪录：在声悬浮条件下，气泡保持时间达到23分36秒。

这种无固体表面接触、无化学“污染”、超稳定的声悬浮气泡有助于测量液体的表面张力及其流变学性质和用于晶体生长、细胞培养的液体模板等科学研究和工业生产中。

臧渡洋：“我们课题组现在有一个博士生已经有了一些新的发现，就是在这个气泡里面做了一些晶体生长。比如说盐结晶会长成什么样子？这种特殊的条件发现完全不一样，会长出来一些新奇的这种结构。”

未来，臧渡洋教授课题组将继续围绕声悬浮气泡开展相关研究，探索气泡的表面特性及其动力学、热力学性质等，持续推动相关领域“1→0”反向科研攻关，为声悬浮气泡在材料工程、流体物理、生命科学等领域实际应用提供理论支持。

 起点新闻记者:原睿

编辑：奥妮莎