23分36秒！西工大一成果创吉尼斯世界纪录

2024-10-16 11:50世界记录

近日，西北工业大学物理科学与技术学院臧渡洋教授团队收到了一件特别的快递，是他们此前获得的一份吉尼斯世界纪录证书。

日前，臧渡洋教授团队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。

气泡在人们生产生活中是熟悉且不可或缺的重要角色。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。

怎么延长气泡的寿命？

解决此问题，科研人员通常使用表面活性剂或微/纳米颗粒等作为稳定剂来抑制重力引起的排液，从而延长气泡寿命，但化学稳定剂的加入不可避免地会导致气泡的“污染”，这在特定生产条件下并不适用。

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。空间站实验虽然可获得长寿命气泡，但成本极其昂贵，而且不便于结合其他研究手段进行复杂实验设计。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。

“超声既然能使液滴悬浮而不坠落，那能否使气泡液膜中的液体不往下流动（排液）呢？”在这一问题的驱动下，臧渡洋开始带领本科生开展超声“吹泡泡”的兴趣实验。

在一次实验中，课题组同学偶然发现，声悬浮条件下液滴可以转变为气泡，且声悬浮气泡存活时间显著优于常规气泡，甚至使用针头去穿刺仍能够保持完整。

实验实拍，声悬浮气泡被针头穿刺仍保持完整

声场中的气泡为什么如此“坚固”而长寿？臧渡洋教授开始组织研究团队对这一问题展开深入探索归纳，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。

该研究成果以“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。

图片来源：Droplet

该成果首创了通过超声悬浮稳定气泡的新方法，并进一步揭示了造成这种超稳定性的物理机制，实现了在常规重力条件下使气泡保持长时间稳定，达到了媲美空间站中微重力环境抑制排液的效果，提供了适用于气泡及气泡膜研究的空间环境的地面模拟途径。

以此成果为指引，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在科学研究和工业生产中具有极大的应用前景。

小小的气泡有大学问

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