NTA納米氣泡測試實操

一、納米氣泡簡介

納米氣泡（NBs）是直徑 1-1000 nm 的微納氣泡，其概念源于 19 世紀 80 年代疏水界面作用力研究，因與經典熱力學 “納米尺度氣泡快速溶解” 理論相悖，存在性長期存爭議。2000 年胡鈞課題組通過納米成像技術捕獲其可視化圖像，證實其客觀存在，推動其成為跨學科研究熱點。

納米氣泡具獨特理化特性：比表面積較常規氣泡提升 1-3 個數量級，上升速率僅 1-100 μm/s（低 2-4 個數量級），表面 zeta 電位 - 10~-60 mV，穩定性極強，氣體溶解效率達常規氣泡 20-50 倍，為多領域應用奠定基礎。

水中氣泡存在氣液界面，受水的表面張力作用。球形氣泡的表面張力會壓縮內部氣體，加速其向水中溶解，此過程伴隨氣泡逐漸縮小。壓力上升會進一步提升氣體溶解速度，而氣泡縮小又會增大比表面積，形成 “壓力 - 比表面積” 協同效應，讓氣泡收縮速率持續加快，最終完全溶解。從理論上看，氣泡瀕臨消失時所承受的壓力可達無限大，這一特性在微納米氣泡的溶解機制中尤為關鍵。

納米顆粒跟蹤分析（NTA）技術是納米氣泡關鍵表征手段，基于激光散射與布朗運動原理，精準適配 10-1000 nm 尺度及氣液分散體系動態特性。相較于 DLS 等傳統技術，NTA 突破 “平均化數據” 局限，通過捕捉單個氣泡散射信號與布朗運動軌跡，可精細化解析粒徑分布，尤其能精準識別保障溶解效率的小粒徑氣泡，技術優勢顯著。

二、納米氣泡測試

利用某品牌實驗微納米氣泡發生器產生納米氣泡，產生的氣泡在4℃下保存。    

實驗1. 新制得納米氣泡實驗

測試結果：最多顆粒的粒徑在177.2nm，平均粒徑為271.1nm，氣泡濃度為3.52*10^7個/mL。

實驗2. 制備8小時后納米氣泡實驗

測試結果：最多顆粒的粒徑在92.6nm，平均粒徑為108.6nm，氣泡濃度為3.13*10^7個/mL。

三、測試結論

通過納米顆粒跟蹤分析（NTA）技術對納米氣泡懸浮液進行兩次對比測試，結果顯示：新制得的納米氣泡大氣泡占了多數，小氣泡因散射信號微弱幾乎不可見；放置一段時間后，大氣泡消失，只剩小氣泡。

這一現象充分驗證了表面張力對納米氣泡尺寸演變的主導作用：根據拉普拉斯方程，球形氣泡的內壓與粒徑成反比，表面張力會對氣泡產生向內的壓縮力，推動內部氣體快速溶解于水。大氣泡因粒徑較大，表面張力引發的內壓相對溫和，但氣體溶解過程中氣泡持續縮小，隨著粒徑減小，內壓呈指數級上升，進一步加速氣體擴散，最終導致大氣泡快速消亡；而小氣泡憑借更高的內壓平衡與雙電層穩定作用，得以長期留存，這一結果與納米氣泡的熱力學穩定性理論高度契合。