（文章來源：科技報告與資訊）

都柏林大學(xué)（UCD）的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種新的節(jié)能方法，該方法可以在水中產(chǎn)生和釋放大量亞穩(wěn)的納米級氣泡，超過自然溶解度水平。這一發(fā)現(xiàn)有可能影響許多行業(yè)，包括：廢水處理，儲氣，食品，生物制藥和釀造行業(yè)。

納米氣泡產(chǎn)生的發(fā)現(xiàn)已經(jīng)在題為《Massive Generation of Metastable Bulk Nanobubbles in Water by External Electric Fields》的論文中發(fā)布，該論文近日發(fā)表在《Science Advances》上，該期刊是同行評審的多學(xué)科開放獲取科學(xué)期刊。

微米大小的氣泡是直徑小于50微米（μm）的微小氣泡，微米（μm）等于一米的百萬分之一，它們具有許多工業(yè)應(yīng)用，包括廢水處理。然而，由于內(nèi)部氣體的快速溶解，微米級氣泡的尺寸減小，并最終在水下消失，這限制了它們的應(yīng)用潛力。

納米氣泡也是微小的氣泡，但是在納米級。納米是一米的十億分之一，例如一個DNA分子大約2.5納米寬，人的頭發(fā)約 60,000-100,000 納米寬。與微米級氣泡相反，納米氣泡在熱力學(xué)上可以穩(wěn)定好幾個月甚至更長的時間，因此具有增強的氣體傳輸性能和更大的工業(yè)應(yīng)用潛力。

迄今為止，科學(xué)家面臨的挑戰(zhàn)是開發(fā)易于控制的方法來促進納米氣泡的形成和納米氣泡的釋放。UCD化學(xué)與生物過程工程學(xué)院的Niall English教授和Mohammad Reza Ghaani博士發(fā)現(xiàn)了一種新的、節(jié)能且易于控制的方法來生成和釋放大量納米氣泡。

UCD化學(xué)與生物過程工程學(xué)院的Niall English教授闡述了這一發(fā)現(xiàn)，他說：“新的發(fā)現(xiàn)涉及電場的應(yīng)用，電場會在氣液界面上造成瞬態(tài)負壓區(qū)域，從而導(dǎo)致氣體以納米級氣泡形式摻入液體中。它非常節(jié)能，無添加劑，可用于多種氣體，并且大大提高了氣體在水中的溶解度，并且是高度亞穩(wěn)的，至少持續(xù)了幾個月。”

他補充說：“在與卡爾加里大學(xué)的Peter Kusalik教授合作完成一項研究計劃之后，我們對電場中的納米氣泡遷移率有了良好的理論理解，這有助于我們對納米氣泡穩(wěn)定性的微觀認識。”納米氣泡科學(xué)的這一發(fā)展?jié)摿O大地提高了氣體傳輸速率，并帶來了許多工業(yè)部門的運營效率的階梯式變化，包括儲氣，廢水處理，生物制藥，釀造，農(nóng)業(yè)和食品等行業(yè)。

UCD化學(xué)與生物過程工程學(xué)院的Mohammad Reza Ghaani博士說：“我們產(chǎn)生納米氣泡的新方法具有多種商業(yè)應(yīng)用，并有可能在幾個月內(nèi)提高將氣體直接存儲在水溶液中的能力。此外，它還具有潛在地將溶解氣體水平提高幾倍，從而提高處理廢水的能力，并增強了氧氣受限的生化和生物制藥反應(yīng)中的傳質(zhì)，例如食品和釀造行業(yè)的發(fā)酵過程。”

他補充說：“與UCD的知識轉(zhuǎn)化團隊合作，我們申請了專利，我們還希望通過UCD衍生公司將這項技術(shù)商業(yè)化。”

論文的合著者，卡爾加里大學(xué)化學(xué)系教授Peter Kusalik教授說：“我們的工作還揭示了納米氣泡表觀穩(wěn)定性的分子起源，否則，由于納米氣泡的尺寸很小，它們可能不穩(wěn)定。行為的起源可以追溯到液態(tài)水和氣體之間邊界處水分子的獨特結(jié)構(gòu)。還解釋了為什么在施加電場時可以看到這些原本不帶電的氣泡在移動。因此，這項研究能夠為以前令人費解的問題提供清晰一致的解釋。”

English教授總結(jié)道：“我們要感謝愛爾蘭公司Specialities Sciences在研究過程中使用動態(tài)光散射（DLS）設(shè)備。”
（責(zé)任編輯：fqj）