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2018-10-01透過超聲波懸浮技術 液滴也能「脹」出泡泡 586 期

Author 作者 編輯部
漂浮在浴缸裡的肥皂泡泡「啵」的一聲就 破裂了,這個畫面不僅讓小孩子感到開心, 也讓許多物理及化學家相當感興趣。泡泡的製作在食物、化妝品、藥劑與超輕材料等工業裡扮演著相當重要的角色。近日, 《自然通訊》(Nature Communications) 一研究發布一種以聲波製造泡泡的方式, 而這個新的技術也可望能在未來的工業裡 得到應用。

常見形成氣泡的方法,可能是透過擾動混和(turbulent mixing)、流體聚焦技術 (flow focusing techniques)或微流體 (microfluidics)的使用來對液體施加強 烈的剪切力,而界面活性劑(surfactants) 或其它固體的加入則能增加界面的穩定性。

該研究利用超聲波懸技術(ultrasonic levitation),透過聲波強度與聲場分佈的調整,便能輕鬆改變懸浮液滴的形狀。 從影片(https://bit.ly/2OiLCkh)中可 以看到,當撐出來的腔室達到臨界腔體積 (critical cavity volume),且腔體與超聲場共振時,便會加速氣泡的形成。此外,透過這個方法所製造出來的泡泡,也 因為懸浮的關係減緩液體「外殼」被排掉 的速度,使其能撐上幾十分鐘而不破裂。

這種透過聲學手法操縱流體介面形狀的方式,除了告訴這個世界我們又多了一個製造泡泡的方法外,也能在製造如內核-外 殼液滴(core-shell droplets)、反泡泡 (anti-bubbles,由空氣薄膜包裹的液滴) 等獨特的軟材料(soft materials)時派上用場。

Duyang Zang et al., Inducing drop to bubble transformation via resonance in ultrasound, Nature Communications, 2018.