23分36秒 西工大創地表最長壽氣泡 熱銅針穿透不破裂

西工大物理科學與技術學院臧渡洋教授團隊日前創下金民紀錄，製備出「地面上最長壽命氣泡」，在聲懸浮條件下，氣泡保持時間可達到23分36秒，且在被直徑為0.8毫米的熱銅針穿透時，懸浮氣泡仍能保持不破裂。

據了解，氣泡在人們生產生活中是熟悉且不可或缺的重要角色，其在材料工程、流體物理、生命科學和環境科學等領域都有著廣泛的應用前景。然而，由於重力導致的排液以及氣泡本身的大比表面積，氣泡天生不穩定。自然界中常見的氣泡往往只能存在數秒且觸之即破，如何延長氣泡的壽命成為亟待解決的問題。

「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（排液）呢？」臧渡洋開始帶領本科生開展超聲「吹泡泡」的興趣實驗。

在一次實驗中，課題組同學偶然發現，聲懸浮條件下液滴可以轉變為氣泡，且聲懸浮氣泡存活時間顯著優於常規氣泡，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。「聲場中的氣泡為什麼如此『堅固」而長壽？」臧渡洋開始組織研究團隊深入探索歸納，最終揭示了聲懸浮氣泡的超穩定性是由於氣泡內外表面的聲輻射力顯著抑制了重力排液導致的。 

該研究成果以「Extraordinary stability of surfactant-free bubbles suspended in ultrasound」為題發表在國際知名學術期刊Droplet上（期刊封面故事），並被Nature期刊亮點報導。

該成果首創了通過超聲懸浮穩定氣泡的新方法，並進一步揭示了造成這種超穩定性的物理機制，實現了在常規重力條件下使氣泡保持長時間穩定，達到了媲美空間站中微重力環境抑制排液的效果，提供了適用於氣泡及氣泡膜研究的空間環境的地面模擬途徑。