用超聲波懸浮技術將一滴水變成泡泡

最近，物理學家操縱聲波在空氣中懸浮了一滴液體，然後讓其包裹住一團空氣，這就形成了一個泡泡。

研究人員表示，這可和小孩子吹的肥皂泡不同，我們的泡泡非常穩定，可以存在數十分鐘。

除了可以打擊小朋友之外，這項研究可能在材料學方面具有重要的意義。

「氣泡的形成方式在泡沫的製備過程中起著重要作用，而泡沫在食品、化妝品、藥品、超輕材料和礦物浮選等領域中均有廣泛的應用。」研究人員在論文中寫道。

「工業上形成泡泡的常見方法是通過湍流混合或流動聚焦技術或使用微流體使液體遽散。」

中國西安西北工業大學的物理學家採用了超聲波懸浮技術。

使用強大的聲波抵消重力，將微小的物體懸浮到適當的位置。這現在已經是一種成熟的技術，可以用在開發藥物時，避免表面接觸造成污染。

這甚至也不是第一次用懸浮液滴來產生泡泡——在1991年和2016年就有相關的實驗報告，但缺少具體的細節。

研究小組有兩個目標：看看他們是否可以複製這一結果；藉助高速攝像機記錄過程，方便事後分析。

他們用超聲波懸浮了各種液滴，發現，提高聲波的強度可以使液滴變平，然後彎曲成碗狀，類似於隱形眼鏡。

當這個碗內的空腔凹得足夠深時，聲波會開始向外反彈。由此產生的震蕩將液滴拉伸成倒置的碗。最後，當碗的「邊緣」圍繞腔體閉合時，包裹住一小團空氣，形成空心氣泡。

這個氣泡很像原來的水滴，呈橢球狀，但體積要大得多。超聲波的頻率越高，氣泡就越小。

另外使用針和環來塑造氣泡，可以產生特定形狀的泡泡。在製造漂浮的空心材料或懸浮液體膠囊時，這種技術無疑很有幫助。

好吧，目前，一次只能生產一個氣泡，因此對工業製備泡沫來說，還很遙遠。但就目前的發展趨勢，該技術至少揭示出了氣泡動力學和流體聲學的許多奧秘，為未來鋪平了道路。

研究人員在他們的論文中寫道：「研究中最重要的發現是，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。我們的研究結果指向了一種獨特的形成泡泡的方法，為研究泡沫的物理學特性——如振蕩，排水和蒸發過程——創造了一個極好的平台。」

該論文發表在Nature Communications雜誌上。

本文譯自 sciencealert，由譯者 majer 基於創作共用協議(BY-NC)發布。

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