气泡，这一自然界中极为常见的物质，在我们的生活中频繁现身。公园内，孩子们手持带孔塑料棒插入溶液，轻轻一吹，串串泡泡悠然升起，绽放出短暂却绚烂的光彩；厨房里，洗洁精在水流冲击下，无数细微气泡如精灵般跃动。这些晶莹剔透的泡泡，不仅为生活增添了斑斓色彩，更有着不可小觑的重要作用。
 

气泡究竟是如何形成的？
 

气泡由气体和液膜两部分构成，当气体受外力作用通过小孔进入液体，液体在表面张力的作用下对气体进行包裹，便形成了气泡。小朋友吹泡泡时，将带孔塑料棒在溶液中浸湿，轻轻一吹，气体便被“装”进液膜，气泡就此产生。而在烧开水时，水壶底部温度升高，靠近底部的水分子率先挣脱分子间相互作用力束缚汽化变为水蒸气。此时，烧水壶底部的“微小不规则处”或杂质为气泡形成提供位点，水分子在此聚集形成气泡，可见烧开水过程中的气泡是汽化后的水蒸气“吹”起来的。
 

气泡存在的最长时间是多久？
 

正常情况下，气泡受重力影响，液膜中的液体会向下流动，即排液过程，这使得液膜厚度不均匀，气泡无法长期稳定存在。为延长气泡寿命，研究者把目光投向空间站的微重力环境。
 

2014年，欧洲研究人员在空间站进行水样中气泡的停留实验，结果显示空间站中震荡水样后产生的气泡能存在18分钟，而地球水样震荡后产生的气泡1秒钟便消失。不过，微重力环境成本极高，且在空间站中将气泡与其他研究结合较为困难。而中国科学家在《液滴》期刊发表的关于超声悬浮技术延长气泡寿命的研究成果，揭示了声悬浮气泡的超稳定性。研究发现，在稳定的声悬浮状态下，气泡液膜的重力与声辐射力平衡，声辐射力还能抵消气泡薄膜上的液体静压，从而抑制排液，产生类似微重力条件下延长气泡寿命的效果。利用十二烷基硫酸钠溶液产生的气泡寿命超15分钟，未添加表面活性剂的纯水气泡寿命达7分钟。此外，声辐射力可稳定其他外部扰动，一个悬浮气泡被直径0.8毫米、约50摄氏度的热铜针穿透时仍可保持不破裂。利用该技术，团队制备出“地面上最长寿命气泡”，保持时间达23分36秒。
 

延长气泡寿命有哪些应用价值？
 

其一，作为微反应器和催化剂载体。在化学合成和材料科学领域，稳定的气泡作为微反应器能提供巨大的气液接触面积，提高传质效率和反应速率。同时，气泡表面可吸附催化剂，用于环境修复和绿色化学合成。
 

其二，用于热交换和能量转换系统。在热管和散热系统中，稳定的气泡可减少热阻，提升设备热管理能力。此外，气泡的振荡和共振特性还可用于能量收集和转换设备，如声能转换系统。
 

其三，用于基础物理研究。稳定的气泡为研究液体的表面张力、黏性和流动性提供了理想实验模型。通过观察气泡在声场中的行为，能更深入地理解气泡。记者 雷羽/整理