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在日常生活中，我們經(jīng)常會(huì)看到許多氣泡，例如番禺氣泡，沸水中的蒸汽氣泡，以及當(dāng)你打開(kāi)啤酒等飲料時(shí)溢出的氣泡。圖5顯示了啤酒中的氣泡。我們對(duì)大氣泡的印象是它們不穩(wěn)定，并且隨著大氣泡的形成，瓶子的搖動(dòng)將消失或消失。然后，當(dāng)氣泡標(biāo)準(zhǔn)繼續(xù)縮小到納米標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，氣泡消失得更快，并且肉眼不會(huì)研究它們。啤酒肉眼可見(jiàn)的氣泡

隨著先進(jìn)成像技術(shù)的發(fā)展，如原子力顯微鏡的發(fā)展，特別是納米級(jí)成像技術(shù)和溶液環(huán)境中的多形式操作方法，納米氣泡的條件被發(fā)現(xiàn)用于觀察和討論。 2000年，兩個(gè)獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)室，即中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所的Huxue集團(tuán)和日本的石田，每個(gè)實(shí)驗(yàn)室都公布了TM-AFM研究的固液界面納米氣泡的圖片。 2001年，澳大利亞的Attard測(cè)試團(tuán)隊(duì)也使用原子力顯微鏡研究納米氣泡，這在重要期刊《物理評(píng)論》（物理評(píng)論信）中公布。如圖6所示，這些圖為直接描述界面納米氣泡和長(zhǎng)期穩(wěn)定性的存在提供了直接的基礎(chǔ)。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果引起了極大的關(guān)注?；瘜W(xué)與化學(xué)“工程新聞與物理新聞更新”對(duì)此進(jìn)行了評(píng)論，“AFM對(duì)納米氣泡的直接成像探索并解釋了一個(gè)長(zhǎng)期存在的科學(xué)謎團(tuán)?！睆哪菚r(shí)起，已經(jīng)開(kāi)展了許多工作來(lái)用原子力顯微鏡研究納米氣泡。除了AFM之外，諸如中子反射的其他方法確定疏水表面的幾納米范圍內(nèi)的水濃度比體相中的水濃度低10％-20％。這種現(xiàn)象可通過(guò)界面之間存在納米氣體層來(lái)解釋?；蛘呒{米氣泡形成水密度的降低。澳大利亞人William Ducker等人。用紅外光譜分析表面二氧化碳納米氣泡的紅外吸收。隨后，其他研究小組采用快速冷凍[18]，原位透射電子顯微鏡，全息內(nèi)反射熒光顯微鏡，干法和增強(qiáng)反射顯微鏡來(lái)研究納米氣泡的基本性質(zhì)。

理論上可以解釋納米氣泡的穩(wěn)定性嗎？

在研究納米氣泡后，人們?cè)噲D通過(guò)理論解釋納米氣泡的穩(wěn)定性。根據(jù)經(jīng)典理論，納米氣泡內(nèi)部的壓力非常大，其存在的時(shí)刻非常短。因此，理論上不可能解釋這種穩(wěn)定性。經(jīng)典拉普拉斯方程的表達(dá)式是

ΔP=2γ/R，

同時(shí)，ΔP是氣泡臺(tái)中的壓力差，γ是氣泡和液體的表面張力，R是氣泡的半徑。根據(jù)拉普拉斯方程，氣泡內(nèi)的壓力將達(dá)到144個(gè)大氣壓，半徑為10納米。如此大的壓力將不可避免地導(dǎo)致氣泡快速溶解到溶液中。 Ljunggren等。根據(jù)菲克第二定律和亨利定律計(jì)算納米氣泡在溶液中的壽命。結(jié)果表明，半徑為10 nm的氮?dú)馀輭勖鼉H為1μs。測(cè)試結(jié)果和理論會(huì)計(jì)之間存在很大的對(duì)立。那么，這種反對(duì)的原因是什么？

人們正試圖找到可用于解釋納米氣泡穩(wěn)定性的所有理論和方法。研究人員持有自己的觀點(diǎn)并試圖提出各種理論來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。楊等人。提出線張力的存在導(dǎo)致納米氣泡的接觸角大于楊氏接觸角，導(dǎo)致氣泡的曲率半徑增大和內(nèi)壓降低，從而延長(zhǎng)了壽命納米氣泡; Ducker提出有一層污染物膜吸附在納米氣泡的表面上，這會(huì)降低表面張力，導(dǎo)致接觸角異常，氣泡中的拉普拉斯壓力降低，防止氣體分散出納米氣泡，這樣可以延長(zhǎng)納米氣泡的壽命;張等人。根據(jù)氣體分散理論和亨利定律計(jì)算納米氣泡在溶液中的壽命，使納米氣泡的穩(wěn)定存在是由于內(nèi)部氣體的高密度狀態(tài); Brenner等人。認(rèn)為納米氣泡的穩(wěn)定性是由于氣體分子進(jìn)入和離開(kāi)氣液界面的動(dòng)態(tài)平衡所致; Seddon等人認(rèn)為納米氣泡內(nèi)的氣體是Knudsen氣體（氣體分子不會(huì)相互碰撞），氣體從三相接觸線進(jìn)入納米氣泡內(nèi)部，補(bǔ)償分散在氣體中的氣體 - 液體界面，在氣泡尖端和三相觸摸。在線之間形成氣體循環(huán)，因此納米氣泡可以穩(wěn)定地存在。 。然而，在解釋一些問(wèn)題時(shí)，這些理論推測(cè)并未被實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或新問(wèn)題的引入所推翻。幾乎沒(méi)有理論可以完美地解釋泡沫的穩(wěn)定性，并且得到了研究人員的認(rèn)可。

近年來(lái)，Zhang等人，Liu等人，Weijs和Lohse提出了一種三相線錨定理論模型。三相線的固定主要是由于基板的幾何或化學(xué)不均勻性。如圖7所示，由于三相線是固定的，當(dāng)氣泡縮短時(shí)，氣泡內(nèi)的壓力增加;當(dāng)氣泡增長(zhǎng)時(shí)，氣泡內(nèi)的壓力也會(huì)變大。也就是說(shuō)，成束的界面納米氣泡的拉普拉斯壓力總是防止氣泡改變以確保其穩(wěn)定性。最近，Lohse和Zhang進(jìn)一步提出納米氣泡的穩(wěn)定性是三相觸摸線錨定和氣體飽和的結(jié)果，這個(gè)理論也可以很好地解釋觸角問(wèn)題，但需求指出它只適用于條件對(duì)于單個(gè)納米氣泡，仍然無(wú)法解釋多個(gè)氣泡。

（4）提高溶解氧和透明度，促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)的獨(dú)立整治，促進(jìn)水體的自凈化;

（5）減少水分子團(tuán)簇的結(jié)合，激活水體;

（6）激活“土著微生物”以提高生化降解能力;

（7）根據(jù)藍(lán)藻，通過(guò)減少氮，磷等營(yíng)養(yǎng)成分，快速殺滅藍(lán)藻;

（8）降低浮泥層，促進(jìn)沉積物表面礦化，并根據(jù)泥沙的沉積物釋放到水體中。

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作者：杭州桂冠小宣