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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)生氣泡的底子條件是液體內(nèi)氣泡內(nèi)壓不小于環(huán)境壓力。氣泡表面具有不同于氣泡地址液體性質(zhì)的成分。表面活性劑對(duì)氣泡的構(gòu)成非常重要但并不是有必要條件。因?yàn)楦×Ρ容^大，大氣泡一般會(huì)靈敏上升到表面崩解，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)間安穩(wěn)存在。
納米技術(shù)范疇，一般習(xí)氣把100納米以下作為納米顆粒的最大標(biāo)準(zhǔn)，但是納米氣泡直徑一般是大于100納米，氣泡研討范疇一般把1000納米以下作為納米氣泡或微納米氣泡，100微米以下為纖細(xì)氣泡。納米氣泡有兩種底子類型，一種對(duì)錯(cuò)球形界面納米氣泡，是固定分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)充沛，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。
雖然氣泡的研討前史現(xiàn)已逾越半個(gè)世紀(jì)，但是氣泡的類型和分類一貫存在爭(zhēng)議。學(xué)術(shù)上對(duì)氣泡分類首要根據(jù)氣泡性質(zhì)的不同，最常用的目標(biāo)是氣泡大小、表面特征和氣泡壽數(shù)。這些特征首要抉擇于氣泡大小，因此許多學(xué)者把氣泡大小作為僅有分類標(biāo)準(zhǔn)。按照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，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為大氣泡、小氣泡和超小氣泡。雖然學(xué)者們對(duì)氣泡的大小規(guī)劃詳細(xì)有不同觀念，但大多數(shù)贊同微氣泡直徑應(yīng)該在10－100微米的規(guī)劃，1-10微米為亞微米氣泡，10-1000納米為納米氣泡。
經(jīng)典理論認(rèn)為氣泡越小表面張力越大，納米氣泡表面張力大構(gòu)成內(nèi)壓非常高，因此納米氣泡存在性和安穩(wěn)性一貫是有爭(zhēng)議的論題。許多學(xué)者運(yùn)用不同技術(shù)勘探納米氣泡。與大氣泡研討相同，學(xué)者們沒(méi)有糾結(jié)于納米氣泡的定義。有學(xué)者甚至忽視納米氣泡和微米氣泡存在被忽視的直徑規(guī)劃，認(rèn)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微米氣泡定義為微納米氣泡，這說(shuō)明對(duì)超纖細(xì)氣泡的分類短少清楚的標(biāo)準(zhǔn)。2012年，吳等定義納米和亞微米氣泡，認(rèn)為500納米以下為納米和亞微米氣泡。最近有學(xué)者認(rèn)為直徑小于數(shù)百納米的氣泡為納米氣泡，這不只模糊而且存在敵對(duì)。總歸，納米氣泡直徑的最大標(biāo)準(zhǔn)存在不同觀念，直徑小于1微米的氣泡因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)和特征類似可分類為超細(xì)氣泡或納米氣泡。
氣泡分類不只根據(jù)大小，而且根據(jù)其特征和在液體中的行為。圖1對(duì)不同氣泡大小的分類進(jìn)行了匯總。1－10微米氣泡其大小和特征都介于微米氣泡和納米氣泡之間，被歸類到亞微米氣泡。雖然學(xué)術(shù)界對(duì)微米氣泡的特征有一起觀念，但是對(duì)氣泡的大小規(guī)劃沒(méi)有一致標(biāo)準(zhǔn)。
納米氣泡特征
符合納米材料規(guī)矩，納米氣泡也具有比表面積大的特征，這也是納米氣泡作為氣液技術(shù)應(yīng)該的重要基礎(chǔ)。其他，納米氣泡還具有剛性大，表面有負(fù)電荷，浮力小，安穩(wěn)性極好，長(zhǎng)壽數(shù)等特征，抉擇了納米氣泡的特別用處。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)不符的情況，現(xiàn)在并沒(méi)有清晰的結(jié)論。
氣泡表面積和氣泡直徑呈負(fù)相關(guān)聯(lián)絡(luò)，（表面積A和直徑D的數(shù)學(xué)聯(lián)絡(luò)A＝6/D）。因此相同體積的氣泡，100納米直徑氣泡表面積是10微米直徑面積的100倍。
理論上氣泡構(gòu)成消耗能量依賴于界面面積，界面面積抉擇于氣泡表面張力。直徑小于25微米的小氣泡表面剛性強(qiáng)，類似于高壓氣球，不簡(jiǎn)單分裂。數(shù)毫米直徑的大氣泡表面比較柔軟，很簡(jiǎn)單變形分裂。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)絡(luò)只運(yùn)用于小氣泡。直徑大于2毫米的大氣泡因?yàn)橥庑伟l(fā)生改變，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非常慢，遠(yuǎn)低于布朗運(yùn)動(dòng)，整體上表現(xiàn)為不上升。
除了浮力外，直徑小于25-50微米的小氣泡有自動(dòng)縮短特性。根據(jù)Henry規(guī)律，溶液中溶解氣體的分壓與氣泡內(nèi)氣體分壓一起時(shí)，氣泡內(nèi)氣體溶解和溶液中氣體向氣泡內(nèi)開(kāi)釋到達(dá)平衡。小氣泡因?yàn)楸砻鎻埩ψ饔脙?nèi)壓增加，構(gòu)成氣泡內(nèi)氣體分壓逾越氣泡周圍溶解氣體分壓，氣泡內(nèi)氣體超周圍靜溶解，這會(huì)導(dǎo)致氣泡進(jìn)一步縮小，體積縮小導(dǎo)致表面張力效應(yīng)增強(qiáng)，導(dǎo)致正反饋效應(yīng)，氣泡會(huì)靈敏潰散。相反大氣泡因?yàn)樯仙車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，這會(huì)導(dǎo)致氣泡體積增大，表面張力效應(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)氣泡也剛好符合馬太效應(yīng)。
這種情況非常符合潛水員減壓病發(fā)生的進(jìn)程，潛水員在水下逗留必定時(shí)間后，體液中氣體到達(dá)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)因?yàn)榄h(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安排等成果，就是典型的減壓病。醫(yī)治減壓病的原理也很簡(jiǎn)單，就是把潛水員進(jìn)行從頭加壓，加壓的成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。