西北工业大学科研团队制备出“地面上最长寿命气泡”

中国教育报-中国教育新闻网讯（通讯员 潘子祺 钮荷雯 记者 冯丽）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一份吉尼斯世界纪录证书——该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，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。

然而，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。自然界中常见的气泡往往只能存在数秒且触之即破，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。因此，为气泡增寿成为许多流体物理和软物质等相关领域学者和工程师的一个挑战。

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。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。

为了探究不引入化学稳定剂而获得长寿命气泡的方法，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。臧渡洋教授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（期刊封面故事），并被Nature期刊亮点报道。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。

迪尼斯记录证书。学校供图

实验实拍，声悬浮气泡被针头穿刺仍保持完整。学校供图

作者：潘子祺 钮荷雯 冯丽