Surface enrichment of ions leads to the stability of bulk nanobubbles

亚稳态 化学物理 拉普拉斯压力 气泡 表面电荷 离子 表面能 过饱和度 理论(学习稳定性) Zeta电位 材料科学 化学 纳米技术 热力学 机械 物理 表面张力 纳米颗粒 物理化学 有机化学 机器学习 计算机科学
作者
Hongguang Zhang,Zhenjiang Guo,Xianren Zhang
出处
期刊:Soft Matter [Royal Society of Chemistry]
卷期号:16 (23): 5470-5477 被引量:80
标识
DOI:10.1039/d0sm00116c
摘要

Numerous experiments have shown that bulk nanobubble suspensions are often characterized by a high magnitude of zeta potential. However, the underlying physical mechanism of how the bulk nanobubbles can stably exist has remained unclear so far. In this paper, based on theoretical analysis, we report a stability mechanism for charged bulk nanobubbles. The strong affinity of negative charges for the nanobubble interface causes charge enrichment, and the resulting electric field energy gives rise to a local minimum for the free energy cost of bubble formation, leading to thermodynamic metastability of the charged nanobubbles. The excess surface charges mechanically generate a size-dependent force, which balances the Laplace pressure and acts as a restoring force when a nanobubble is thermodynamically perturbed away from its equilibrium state. With this negative feedback mechanism, we discuss the nanobubble stability as a function of surface charge and gas supersaturation. We also compare our theoretical prediction with recent experimental observations, and a good agreement is found. This mechanism provides new fundamental insights into the origin of the unexplained stability of bulk nanobubbles.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
李涵霖发布了新的文献求助10
1秒前
BUG发布了新的文献求助10
1秒前
Ava应助苏暮雨采纳,获得10
1秒前
1秒前
2秒前
17685709867完成签到,获得积分10
2秒前
甜美沛萍完成签到 ,获得积分10
4秒前
4秒前
4秒前
4秒前
荼白完成签到 ,获得积分10
5秒前
SEVEN发布了新的文献求助10
5秒前
平凡的我完成签到,获得积分10
5秒前
even_forever发布了新的文献求助10
5秒前
鹿邑完成签到 ,获得积分10
5秒前
zbidnh完成签到,获得积分10
6秒前
14发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
汉堡包应助阿鑫采纳,获得10
6秒前
CodeCraft应助朱大帅采纳,获得10
6秒前
cdercder应助lkkk采纳,获得10
6秒前
谢谢发布了新的文献求助10
7秒前
木木夕云完成签到,获得积分10
7秒前
完美世界应助minbio采纳,获得10
7秒前
7秒前
fabian完成签到,获得积分10
7秒前
8秒前
yi完成签到,获得积分10
8秒前
凡华完成签到 ,获得积分10
8秒前
BUG发布了新的文献求助10
8秒前
嗯啊发布了新的文献求助10
8秒前
SQS11完成签到,获得积分10
9秒前
平凡的我发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
9秒前
10秒前
10秒前
热情的火车完成签到,获得积分10
10秒前
井下的蛙发布了新的文献求助10
11秒前
guoyu发布了新的文献求助10
11秒前
高分求助中
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 600
久松真一著作集〈第5巻〉禅と芸術 500
Fundamentals of Modern Mathematics: A Practical Review (Dover Books on Mathematics) 500
Cold War Transcended: Australia's China Policy, 1949-1990 470
Cybercrime: The Transformation of Crime in the Information Age, 2nd Edition 400
Moore's Clinically Oriented Anatomy 10th Edition 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6618170
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8382479
关于积分的说明 17932955
捐赠科研通 5788102
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2960164
邀请新用户注册赠送积分活动 1935366
关于科研通互助平台的介绍 1840296