超音波激發微氣泡的隱藏潛力

科學家釐清化學活性的關鍵指標：闡釋液體性質與活性氣泡生成之間的關聯。活性氣泡，又稱聲學氣泡，在從水淨化到醫學等諸多應用領域展現出巨大潛力。這些微氣泡是透過稱為聲處理的過程產生的，即在液體中施加高強度超音波。

超音波的能量使氣泡升溫並加壓，營造出極端的條件。例如，當超音波使水中的氣泡絕熱坍縮時，氣泡內部的溫度可超過數千度，壓力能達到數百個大氣壓。

大阪都立大學的研究人員最近確定了評估這些微氣泡化學活性和溫度的關鍵指標，推進了它們在各個領域的潛在應用。

由可持續系統科學研究院的沖津健司教授帶領的研究團隊指出，在對水進行聲處理時，在水的熱分解過程中，氫的含量比過氧化氫更能作為聲學氣泡化學活性的重要指標。

該團隊還使用叔丁醇（叔醇）水溶液進行實驗，以研究暴露在超音波下時活性氣泡的溫度和生成數量。隨著溶液溫度和無機鹽濃度的增加，活性氣泡的溫度降低，產生的活性氣泡數量也減少。

沖津教授稱：「我們的研究為氣泡溫度與化學活性之間的關係提供了新的見解。隨著活性氣泡的特性越發清晰，對化學反應進行更精準的控制將成為可能。我們期待在水淨化技術和奈米技術方面取得進一步的應用和進展，比如永續性有機汙染物的分解以及高功能性、高附加值奈米材料的合成。」

參考文獻：Yuki Nakata、Yoshiteru Mizukoshi 和 Kenji Okitsu 於 2024 年 11 月 7 日發表的《在氬氣下對水和叔丁醇水溶液進行聲解時 H2O2、H2 和氣泡溫度的評估：溶液溫度以及 NaCl 和 KI 無機新增劑的影響》，發表於《超音波與聲化學》。DOI：10.1016/j.ultsonch.2024.107146

本研究由日本學術振興會資助。