北京
低頻聲波與氣泡協(xié)同作用，通過(guò)氣泡的往復(fù)運(yùn)動(dòng)剝離污垢，實(shí)現(xiàn)表面徹底清潔。
泡泡浴不僅帶來(lái)舒適體驗(yàn)。如今，一項(xiàng)科學(xué)研究證實(shí)，這種溫和且無(wú)需化學(xué)試劑的方法可用于清潔農(nóng)產(chǎn)品、醫(yī)療器材及工業(yè)材料。
在發(fā)表于《液滴》期刊的近期研究中，康奈爾大學(xué)研究人員開發(fā)出一種技術(shù)：將微小氣泡注入水中，并輔以低頻聲波。據(jù)研究聲明稱，這種組合放大了氣泡的搖擺運(yùn)動(dòng)，使果蔬清潔度比單純使用氣泡或水流清洗提升90%。研究團(tuán)隊(duì)以番茄等農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試，認(rèn)為該方法的無(wú)化學(xué)、溫和特性還可用于清潔精密醫(yī)療設(shè)備或半導(dǎo)體。
"我們將氣泡視為受迫諧振子——表面張力充當(dāng)彈簧，周圍流體作為質(zhì)量體——通過(guò)可預(yù)測(cè)的方式調(diào)節(jié)聲波頻率，最大化清潔效率，"該研究資深作者、康奈爾大學(xué)工程師孫正陽(yáng)解釋道。
潔凈新境界
孫正陽(yáng)指出，食品與農(nóng)業(yè)領(lǐng)域通常使用強(qiáng)效化學(xué)品或超聲波清洗來(lái)去除李斯特菌、沙門氏菌等有害病原體。但前者可能殘留化學(xué)物質(zhì)，后者則可能"意外促進(jìn)微生物生長(zhǎng)"。
然而，需要溫和且化學(xué)安全清潔方式的領(lǐng)域遠(yuǎn)不止食品與農(nóng)業(yè)。例如，植入物或?qū)Ч艿染茚t(yī)療設(shè)備上的生物膜需要清除，而半導(dǎo)體雖精密卻極易因污染而報(bào)廢。
"我們想探究能否通過(guò)低頻亞空化聲波實(shí)現(xiàn)高效的氣泡或聲波介導(dǎo)表面清潔，"孫正陽(yáng)表示，"從而避免傳統(tǒng)高頻超聲波清洗造成的破壞性侵蝕與湍流。"
氣泡解決方案
研究團(tuán)隊(duì)搭建了頂部開口的玻璃容器，連接注射泵生成氣泡，并設(shè)置高速攝像機(jī)追蹤氣泡與"污垢"（為便于量化而人工制備的蛋白質(zhì)基污染物）的相互作用。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)涵蓋懸浮氣泡及沿傾斜玻片滑落氣泡的動(dòng)力學(xué)分析。
裝置就緒后，團(tuán)隊(duì)生成直徑約0.6毫米的微小氣泡，通過(guò)水下?lián)P聲器施加低頻聲波。令人驚嘆的是，氣泡呈現(xiàn)出"間歇式運(yùn)動(dòng)"，產(chǎn)生"強(qiáng)烈且局部的剪切力"，孫正陽(yáng)描述道。
"在減速階段，氣泡會(huì)'鎖定'污染物邊緣，"他解釋，"加速時(shí)則通過(guò)瞬態(tài)高剪切應(yīng)力剝離污垢。如同實(shí)時(shí)觀測(cè)微觀振蕩刷的錘擊剝離過(guò)程。"該研究表明"基礎(chǔ)物理學(xué)常是發(fā)展可持續(xù)技術(shù)的關(guān)鍵"。
從根本上看，該方法的理論基礎(chǔ)簡(jiǎn)潔明了。但其應(yīng)用前景遠(yuǎn)超想象——孫正陽(yáng)在聲明中打趣道："甚至能指導(dǎo)你的按摩浴缸體驗(yàn)——結(jié)論是：泡按摩浴缸時(shí)，記得播放低頻音樂(lè)。"
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