微小的振动气泡可以带来更好的水处理效果

对振动纳米气泡物理学的最新研究表明，它们的升温程度并不像之前想象的那么高。该作品发表在《纳米快报》上。

振动纳米气泡作为超声造影剂在癌症诊断中具有令人惊讶的用途。它们还可以被迫塌陷——破坏附近的微观污染物——用于废水处理和精密微流体装置的表面清洁。纳米气泡振动时的刚度与其内部温度密切相关，并且能够理解这种关系可以更好地预测实验中纳米气泡的尺寸及其在这些应用中的设计。

利用爱丁堡大学托管的英国国家领先超级计算机 ARCHER2，该研究发现了两种不同的纳米级效应，这些效应会影响直径小于千分之一毫米的气泡。

气泡内气体的高密度导致分子更频繁地相互弹跳，从而导致气泡刚度增加，即使在恒定温度下也是如此。气泡纳米级尺寸的另一个影响是气泡周围出现了绝缘层，这降低了气泡散发内部热量的能力，从而改变了其振动方式。

该研究利用高细节分子动力学模拟揭示了纳米气泡内部的真实压力和温度分布，并找到了更好的模型来描述其动力学。

研究负责人、爱丁堡大学工程学院 RAEng 研究员 Duncan Dockar 博士表示：“这些发现将使我们能够利用纳米气泡来提高水处理过程的效率和微电子设备的精确清洁。这项工作还强调了气泡在未来纳米技术中的作用，近年来纳米技术引起了人们的广泛兴趣。我们即将进行的研究重点是影响这些气泡的不寻常的纳米级效应，这在日常工程中并不常见。