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微纳米气泡长期存在的原因

     微纳米气泡的稳定性一直存在争议,按照经典的Young–Laplace公式,当气泡体积越小,表面张力越大,内部压力越大,内部压力大会驱动气泡内气体向液体扩散溶解,表面张力和气体丢失的结果使气泡快速趋向缩小甚至崩溃消失。

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      例如,当气泡直径为159纳米时候,其表面张力为13.93mN/m,可产生大约452kPa的压力,相当于4.5个大气压。这样高的内压已经达到气泡快速崩溃的情况。理论上纳米气泡不可能长时间存在,但许多研究发现纳米气泡的寿命非常长。


     也就是说,理论上液体中纳米气泡几乎不存在,但研究证据表明液体中纳米气泡能大量长时间存在。

 

      需要强调的是,微纳米气泡长寿命一个重要特点是有一个尺度范围,大约在150纳米附近,从50纳米到500纳米(图3),条件如温度、液体和气体成分不同这个范围有一定变化。超过这个范围,如极小纳米气泡,仍然符合快速崩溃的特点,超过这个范围,正好处于经典气泡具有收缩趋势的范围。

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