我國攻克「聲懸浮」起泡技術！或推動稀土提取技術發展，意義深遠

泡沫在食品、化妝品、藥品和超輕材料等行業中有廣泛的應用，對於稀土元素、放射性核材料的提取至關重要，泡沫的形成在泡沫的製備中起著重要作用。最近，中國西北工業大學的研究人員利用「聲懸浮」技術，使空氣中的液滴懸浮，並最終閉合形成氣泡。這一全新的起泡方法可能最終運用於稀土等極具科研價值的物質的提取。

聲懸浮是高聲強條件下的一種非線性效應，其基本原理是利用聲駐波與物體的相互作用產生豎直方向的懸浮力以克服物體的重量，同時產生水平方向的定位力將物體固定於聲壓波節處。聲懸浮技術分為三軸式和單軸式兩種，前者是在空間三個正交方向分別激發一列駐波以控制物體的位置，後者只在豎直方向產生一列駐波，其懸浮定位力由圓柱形諧振腔所激發的一定模式的聲場來提供。

形成氣泡的常見方法是通過湍流混合或流動聚焦技術對液體施加強烈剪切或使用微流體。對於「聲懸浮」技術，其實早在1991年和2016年曾經有相關報道，但過程發生的機制一直不清楚。因此，我國研究小組希望達到兩個目標，複製這種現象並用高速攝像機記錄整個過程，以了解形成機制。我國也成為世界上第一個掌握並透徹研究這一技術的國家。

首先，研究人員使用超聲波將各種液體懸浮成許多液滴。他們發現，增加聲波的強度會導致液滴變得扁平，然後彎曲成碗狀，類似於隱形眼鏡。當這個碗內的空腔長得足夠大時，聲波會開始在裡面連續反彈。由此產生的共振將液滴拉伸成倒置的碗狀，當碗的「邊緣」圍繞腔體閉合時，最終形成空心氣泡。

這個氣泡很像原始的水滴，呈橢圓形，但體積要大得多。與童年時期經常吹的肥皂泡不同，通過該技術形成的氣泡非常穩定，可保持長達數十分鐘。研究人員表示，這是由於強大的聲波抵抗重力的結果。增加超聲波的頻率可形成較小的氣泡。另外使用針和環可以幫助塑造氣泡，以產生所需的形狀。

這項技術有助於開發一種全新的方法來製造漂浮的中空材料或懸浮液膠囊。此外，利用泡沫對溶液中含有的電解質離子的分離作用，在液-氣界面上進行吸附分離（離子浮選），特別是對那些濃度很低、含量稀少的物質可以有很好的分離效果。

不過目前，該技術僅限於一次生產一個氣泡，因此對泡沫生產來說並不實用。但其重要性在於發現由聲懸浮的液體薄膜封裝的空腔可被視為獨立於液體特性的聲共振器，揭示了更多關於氣泡動力學和流體聲學操縱的知識，建立了獨特的氣泡形成方法，為研究氣泡物理學如振蕩、排水和蒸發創造了一個極好的平台，對各種材料的製造和研究都有重要意義。

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