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什么是納米氣泡
氣泡是指液體內(nèi)充溢氣體的空穴，發(fā)作氣泡的根本條件是液體內(nèi)氣泡內(nèi)壓不小于環(huán)境壓力。氣泡外表具有不同于氣泡地點(diǎn)液體性質(zhì)的成分。外表活性劑對(duì)氣泡的構(gòu)成十分重要但并不是必須條件。由于浮力比較大，大氣泡一般會(huì)敏捷上升到外表崩解，直徑小于1微米的氣泡也就是微納米氣泡因存在現(xiàn)在不了解的機(jī)制，能在液體中長(zhǎng)時(shí)刻安穩(wěn)存在。
納米技能領(lǐng)域，一般習(xí)氣把100納米以下作為納米顆粒的最大規(guī)范，可是納米氣泡直徑一般是大于100納米，氣泡研討領(lǐng)域一般把1000納米以下作為納米氣泡或微納米氣泡，100微米以下為細(xì)微氣泡。納米氣泡有兩種根本類(lèi)型，一種對(duì)錯(cuò)球形界面納米氣泡，是固定散布在液體和固體界面上的氣泡，這種氣泡在學(xué)術(shù)界被研討相對(duì)充分，但運(yùn)用相對(duì)少。另一種就是咱們比較了解的體相納米氣泡，就是懸浮在液體中的球形納米氣泡。本文首要指體相納米氣泡。
盡管氣泡的研討前史現(xiàn)已超越半個(gè)世紀(jì)，可是氣泡的類(lèi)型和分類(lèi)一向存在爭(zhēng)議。學(xué)術(shù)上對(duì)氣泡分類(lèi)首要依據(jù)氣泡性質(zhì)的不同，最常用的指標(biāo)是氣泡巨細(xì)、外表特征和氣泡壽數(shù)。這些特征首要決議于氣泡巨細(xì)，因而許多學(xué)者把氣泡巨細(xì)作為僅有分類(lèi)規(guī)范。依照這個(gè)規(guī)范，氣泡被分為大氣泡、微米氣泡、亞微米氣泡或納米氣泡，也有采用更淺顯分類(lèi)為大氣泡、小氣泡和超小氣泡。盡管學(xué)者們對(duì)氣泡的巨細(xì)規(guī)模具體有不同觀點(diǎn)，但大多數(shù)贊同微氣泡直徑應(yīng)該在10－100微米的規(guī)模，1-10微米為亞微米氣泡，10-1000納米為納米氣泡。
經(jīng)典理論以為氣泡越小外表張力越大，納米氣泡外表張力大形成內(nèi)壓十分高，因而納米氣泡存在性和安穩(wěn)性一向是有爭(zhēng)議的論題。許多學(xué)者運(yùn)用不同技能勘探納米氣泡。與大氣泡研討相同，學(xué)者們沒(méi)有糾結(jié)于納米氣泡的界說(shuō)。有學(xué)者乃至忽視納米氣泡和微米氣泡存在被忽視的直徑規(guī)模，以為直徑小于200納米的氣泡為納米氣泡，10微米以上的為微米氣泡，對(duì)200納米到10微米之間的氣泡不去理睬，也有學(xué)者把200納米－10微米氣泡界說(shuō)為微納米氣泡，這說(shuō)明對(duì)超細(xì)微氣泡的分類(lèi)缺少明晰的規(guī)范。2012年，吳等界說(shuō)納米和亞微米氣泡，以為500納米以下為納米和亞微米氣泡。最近有學(xué)者以為直徑小于數(shù)百納米的氣泡為納米氣泡，這不只迷糊并且存在對(duì)立。總歸，納米氣泡直徑的最大規(guī)范存在不同觀點(diǎn)，直徑小于1微米的氣泡由于規(guī)范和特征相似可分類(lèi)為超細(xì)氣泡或納米氣泡。
氣泡分類(lèi)不只依據(jù)巨細(xì)，并且依據(jù)其特征和在液體中的行為。圖1對(duì)不同氣泡巨細(xì)的分類(lèi)進(jìn)行了匯總。1－10微米氣泡其巨細(xì)和特征都介于微米氣泡和納米氣泡之間，被歸類(lèi)到亞微米氣泡。盡管學(xué)術(shù)界對(duì)微米氣泡的特征有共同觀點(diǎn)，可是對(duì)氣泡的巨細(xì)規(guī)模沒(méi)有統(tǒng)一規(guī)范。
納米氣泡特征
契合納米資料規(guī)則，納米氣泡也具有比外表積大的特色，這也是納米氣泡作為氣液技能應(yīng)該的重要根底。別的，納米氣泡還具有剛性大，外表有負(fù)電荷，浮力小，安穩(wěn)性極好，長(zhǎng)壽數(shù)等特色，決議了納米氣泡的特別用途。納米氣泡內(nèi)壓和安穩(wěn)性方面，存在理論核算和現(xiàn)實(shí)不符的狀況，現(xiàn)在并沒(méi)有清晰的結(jié)論。
氣泡外表積和氣泡直徑呈負(fù)相關(guān)聯(lián)系，（外表積A和直徑D的數(shù)學(xué)聯(lián)系A(chǔ)＝6/D）。因而相同體積的氣泡，100納米直徑氣泡外表積是10微米直徑面積的100倍。
理論上氣泡構(gòu)成耗費(fèi)能量依賴(lài)于界面面積，界面面積決議于氣泡外表張力。直徑小于25微米的小氣泡外表剛性強(qiáng)，相似于高壓氣球，不簡(jiǎn)單決裂。數(shù)毫米直徑的大氣泡外表比較柔軟，很簡(jiǎn)單變形決裂。大氣泡的浮力比較大很簡(jiǎn)單上升到液面。Stokes公式R =ρgd2/18μ（ρ = 密度，g = 重力加速度，d =氣泡直徑，μ =粘滯度）可核算氣泡上浮速度。氣泡上漂浮速度和氣泡直徑的平方成正比，這種聯(lián)系只運(yùn)用于小氣泡。直徑大于2毫米的大氣泡由于外形發(fā)作變化，上升速度并不會(huì)受直徑影響。低于1微米的納米氣泡上升速度十分慢，遠(yuǎn)低于布朗運(yùn)動(dòng)，全體上表現(xiàn)為不上升。
除了浮力外，直徑小于25-50微米的小氣泡有主動(dòng)縮短特性。依據(jù)Henry規(guī)律，溶液中溶解氣體的分壓與氣泡內(nèi)氣體分壓共同時(shí)，氣泡內(nèi)氣體溶解和溶液中氣體向氣泡內(nèi)開(kāi)釋達(dá)到平衡。小氣泡由于外表張力效果內(nèi)壓添加，形成氣泡內(nèi)氣體分壓超越氣泡周?chē)芙鈿怏w分壓，氣泡內(nèi)氣體超周?chē)o溶解，這會(huì)導(dǎo)致氣泡進(jìn)一步縮小，體積縮小導(dǎo)致外表張力效應(yīng)增強(qiáng)，導(dǎo)致正反饋效應(yīng)，氣泡會(huì)敏捷潰散。相反大氣泡由于上升周?chē)o水壓下降導(dǎo)致內(nèi)壓下降，減壓導(dǎo)致氣泡體積增大，氣泡內(nèi)氣體分壓下降，導(dǎo)致溶液中氣體向氣泡內(nèi)靜開(kāi)釋?zhuān)@會(huì)導(dǎo)致氣泡體積增大，外表張力效應(yīng)下降，氣泡內(nèi)壓進(jìn)一步下降。所以，在某氣體飽和溶液中，這種氣體的氣泡有大者增大，小者縮小的趨勢(shì)。看來(lái)氣泡也剛好契合馬太效應(yīng)。
這種狀況十分契合潛水員減壓病發(fā)作的過(guò)程，潛水員在水下停留必定時(shí)刻后，體液中氣體達(dá)到必定飽和度，一旦回來(lái)水面速度過(guò)快，身體內(nèi)一些氣泡會(huì)由于環(huán)境壓下降而增大，這種趨勢(shì)過(guò)于嚴(yán)峻就導(dǎo)致氣體阻斷血流壓榨組織等結(jié)果，就是典型的減壓病。治療減壓病的原理也很簡(jiǎn)單，就是把潛水員進(jìn)行重新加壓，加壓的結(jié)果就是把大氣泡變成小氣泡，小氣泡有變小消失的趨勢(shì)，處理了氣泡就解除了病因。