纳米气泡定义

纳米气泡

液体中的气泡是大家非常常见的现象，包括啤酒、碳酸饮料、水的沸腾、鱼缸增氧等等都可以看到气泡，这些气泡都可以看做是气体分子在液体中的一种存在状态。随处可见的“气泡”，在科学上缺充满了神秘和未知，直到目前未知，例如气泡在液体中的“合并”、“分散”、“变大”和“变小”都还没有完善的理论来描述。

对于了解基础物理理论的人都熟知，气泡在液体中总是以球形存在主要是因为液体存在表面张力的原因，并且表面张力还会对球形气泡形成额外的压力（拉普拉斯方程）；同时，气泡内的气体分子会在气液界面上进行传热和和传质。

在这里，我们采用气泡尺寸这一单一的气泡参数将气泡进行分类，我们可以将气泡分为大气泡、微米气泡（Microbubble）和纳米气泡（Nanobubble），这里需要注意的是上述气泡只是气体分子在液体中以“气泡”形式存在的方式，而并不是气体分子在液体中存在的全部方式。可以将气泡进行如上划分的主要原因是，首先他们有着共同的特点，具有“气液界面”，同时彼此之间又具有显著的差异。

我们主要以水中的空气气泡来对比三种气泡的性质差异。

对于大气泡，由于其尺寸大，受到的浮力大，因此具有非常快的上浮速度，由于大气泡是自然界常见的气泡，研究开展的也最早，包括计算气泡上升速度的斯托克斯方程，表面额外压力的拉普拉斯方程等等。

微米气泡，早期与纳米气泡一起称为细微气泡（Fine Bubble）或超细气泡（Ultra Fine Bubble ），微米气泡一般指直径在1μm~1mm的气泡，当其浓度很高（如超过10^6个/ml）时，由于气泡对于光的反射和折射作用，会导致含有大量微米气泡水溶液呈现出乳白色，液体表面由于气泡的上升破裂的扰动，形成烟雾状的水雾。微米气泡具有比表面积大，内部压力大，上浮速度慢等特点。由于微米气泡上述特点，早期应用于矿物浮选领域，并在气浮水处理工艺等领域发扬光大，对其发生方式和性质的研究也非常深入和广泛。

纳米气泡是三种气泡中最晚被发现和认知的气泡，直到本世纪初期才被发现和观测到，而对其是否真实存在的争议直到近几年才被大量的实验数据所终止。纳米气泡目前被定义为直径小于1000nm的气泡，通常观测的纳米气泡粒径在50–200 nm的范围内（见ISO 20480-1:2017），其根据所处位置，可以分为体相纳米气泡，即分散在水溶液中的纳米气泡以及表面纳米气泡，即一部分附着在固体（或其他溶液）表面、一部分与水溶液接触的纳米气泡。

纳米气泡具有很多的“神秘而独特”的性质，直到目前为止也没有统一的科学解释。

目前，纳米气泡的研究重点主要集中在纳米气泡与水溶液的气液传质机理和影响因素，纳米气泡表面静电性质以及纳米气泡与溶质的静电作用和长程疏水作用，纳米气泡活性氧化中间体（自由基）的产生原理，以及纳米气泡与细胞等生物体的相互作用。

主要表现和对比：

（1）大气泡比小气泡大很多；

（2）大气泡受到浮力上浮；而纳米气泡在水中做布朗运动（四处乱串），但不上浮。

我们主要以水中的空气气泡来对比三种气泡的性质差异。