近日，西工大物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，臧渡洋教授團(tuán)隊(duì)收到了一件特別的快遞，是他們此前獲得的一份吉尼斯世界紀(jì)錄證書(shū)。
日前，臧渡洋教授團(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)了解，氣泡在人們生產(chǎn)生活中是熟悉且不可或缺的重要角色，特別是氣泡膜為許多特定的物理化學(xué)過(guò)程提供了獨(dú)特的傳熱傳質(zhì)邊界條件和二維柔性約束，其在材料工程、流體物理、生命科學(xué)和環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用前景。
然而，由于重力導(dǎo)致的排液以及氣泡本身的大比表面積，氣泡天生不穩(wěn)定。自然界中常見(jiàn)的氣泡往往只能存在數(shù)秒且觸之即破。為氣泡增壽成為許多流體物理和軟物質(zhì)等相關(guān)領(lǐng)域?qū)W者和工程師的一個(gè)饒有興致的挑戰(zhàn)。
臧渡洋教授（中）和團(tuán)隊(duì)學(xué)生合影
“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)闅馀荩衣晳腋馀荽婊顣r(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。
實(shí)驗(yàn)實(shí)拍，聲懸浮氣泡被針頭穿刺仍保持完整
這一突出特性使課題組欣喜異常，并引起了大家極大的科研興趣?！奥晥?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。
該研究成果以“Extraordinary stability of surfactant-free bubbles suspended in ultrasound”為題發(fā)表在國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊Droplet上（期刊封面故事），并被Nature期刊亮點(diǎn)報(bào)道。
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。
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。例如，超穩(wěn)定氣泡有助于測(cè)量液體的表面張力及其流變學(xué)性質(zhì)；可以作為收集和分析氣溶膠顆粒的液基材料；可以作為理想的生物/化學(xué)反應(yīng)器，用于晶體生長(zhǎng)、細(xì)胞培養(yǎng)的液體模板/獨(dú)特的微環(huán)境等。
未來(lái)，臧渡洋教授課題組將繼續(xù)圍繞聲懸浮氣泡開(kāi)展相關(guān)研究，探索氣泡的表面特性及其動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)性質(zhì)等，持續(xù)推動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域“1→0”反向科研攻關(guān)，為聲懸浮氣泡在材料工程、流體物理、生命科學(xué)等領(lǐng)域?qū)嶋H應(yīng)用提供理論支持。
