微納米氣泡研究發(fā)展歷程

微納米氣泡研究發(fā)展歷程摘要微納米氣泡（Micro/NanoBubbles,MNBs）作為一種新型的納米尺度氣泡，因其獨(dú)特的物理性質(zhì)和廣泛的應(yīng)用前景，近年來引起了科學(xué)界的廣泛關(guān)注。本文綜述了微納米氣泡的研究背景、基本理論、制備方法、應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展歷程，并探討了未來研究的方向與挑戰(zhàn)。隨著制備技術(shù)和表征手段的不斷進(jìn)步，微納米氣泡在環(huán)境保護(hù)、醫(yī)藥、化工、能源、農(nóng)業(yè)等多個領(lǐng)域的應(yīng)用得到了快速發(fā)展。通過分析其發(fā)展歷程，本文旨在為未來的微納米氣泡研究提供參考。概述微納米氣泡（Micro/NanoBubbles,MNBs）是指氣泡直徑小于1微米（納米級）至100微米（微米級）之間的氣泡，其具有非常高的比表面積、較低的擴(kuò)散速率、較長的穩(wěn)定性等特殊性質(zhì)。自20世紀(jì)90年代初期微納米氣泡的概念被提出以來，相關(guān)的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究得到了快速發(fā)展。微納米氣泡在醫(yī)學(xué)、環(huán)境保護(hù)、能源開發(fā)等領(lǐng)域表現(xiàn)出了巨大的潛力，尤其在解決可再生能源的波動性問題、水污染治理、藥物輸送等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢。微納米氣泡的研究發(fā)展經(jīng)歷了從基礎(chǔ)理論的建立、制備技術(shù)的突破，到實際應(yīng)用的廣泛探索。隨著對微納米氣泡特性理解的深入，相關(guān)研究逐步擴(kuò)展至納米材料、流體力學(xué)、物理化學(xué)等多個學(xué)科領(lǐng)域。本文旨在回顧微納米氣泡研究的發(fā)展歷程，并探討該領(lǐng)域的技術(shù)難題、應(yīng)用現(xiàn)狀及未來趨勢。第一部分微納米氣泡介紹一、微納米氣泡技術(shù)的發(fā)展歷史早在19世紀(jì)，研究者們就已經(jīng)利用流體力學(xué)和物理學(xué)開始了對于毫米級氣泡在液體中生成、上升過程的研究。上個世紀(jì)50年代，在化工領(lǐng)域開始了對氣泡和液滴的研究。其后，兩相流（氣液、液液）特別是氣液分散相的基礎(chǔ)現(xiàn)象的研究成果，極大地促進(jìn)了化工機(jī)械的大/規(guī)模應(yīng)用。氣泡的微細(xì)化是化學(xué)工業(yè)中促進(jìn)物質(zhì)移動，增進(jìn)化學(xué)反應(yīng)速度的關(guān)鍵技術(shù)，但在當(dāng)時尚未出現(xiàn)能夠應(yīng)用于化工領(lǐng)域的微納米氣泡發(fā)生技術(shù)和手段。微納米氣泡發(fā)生技術(shù)是20世紀(jì)90年代后期產(chǎn)生的，21世紀(jì)初在日本得到了蓬勃的發(fā)展，其制造方法包括旋回剪切、加壓溶解、電化學(xué)、微孔加壓、混合射流等方式，均可在一定條件下產(chǎn)生微納米級的氣泡。

二、微納米氣泡的定義

通常我們把氣體在液體中的存在現(xiàn)象稱作氣泡。氣泡的形成現(xiàn)象，在自然界中的許多過程中都能遇到，當(dāng)氣體在液體中受到剪切力的作用時就會形成大小、形狀各不相同的氣泡。目前，對氣泡的分類與定義并不是十分嚴(yán)格，按照從大到小的順序可分為厘米氣泡（CMB）、毫米氣泡（MMB）、微米氣泡（MB）、微納米氣泡（MNB）、納米氣泡（NB）。所謂的微納米氣泡，是指氣泡發(fā)生時直徑在10微米左右到數(shù)百納米之間的氣泡，這種氣泡是介于微米氣泡和納米氣泡之間，具有常規(guī)氣泡所不具備的物理與化學(xué)特性。

三、微納米氣泡的特性

1.比表面積大

氣泡的體積和表面積的關(guān)系可以通過公式表示。氣泡的體積公式為V=4π/3r3，氣泡的表面積公式為A=4πr2，兩公式合并可得A=3V/r，即V總=n·A=3V總/r。也就是說，在總體積不變（V不變）的情況下，氣泡總的表面積與單個氣泡的直徑成反比。根據(jù)公式，10微米的氣泡與1毫米的氣泡相比較，在一定體積下前者的比表面積理論上是后者的100倍?？諝夂退慕佑|面積就增加了100倍，各種反應(yīng)速度也增加了100倍。

2.上升速度慢

根據(jù)斯托克斯定律，氣泡在水中的上升速度與氣泡直徑的平方成正比。氣泡直徑越小則氣泡的上升速度越慢。從氣泡上升速度與氣泡直徑的關(guān)系圖可知，氣泡直徑1mm的氣泡在水中上升的速度為6m/min，而直徑10μm的氣泡在水中的上升速度為3mm/min，后者是前者的1/2000。如果考慮到比表面積的增加，微納米氣泡的溶解能力比一般空氣增加20萬倍。

3.自身增壓溶解

水中的氣泡四周存有氣液界面，而氣液界面的存在使得氣泡會受到水的表面張力的作用。對于具有球形界面的氣泡，表面張力能壓縮氣泡內(nèi)的氣體，從而使更多的氣泡內(nèi)的氣體溶解到水中。

根據(jù)楊-拉普拉斯方程，?P=2σ/r,?P代表壓力上升的數(shù)值，σ代表表面張力，r代表氣泡半徑。直徑在0.1mm以上的氣泡所受壓力很小可以忽略，而直徑10μm的微小氣泡會受到0.3個大氣壓的壓力，而直徑1μm的氣泡會受高達(dá)3個大氣壓的壓力。微納米氣泡在水中的溶解是一個氣泡逐漸縮小的過程，壓力的上升會增加氣體的溶解速度，伴隨著比表面積的增加，氣泡縮小的速度會變的越來越快，從而最終溶解到水中，理論上氣泡即將消失時的所受壓力為無限大。

4.表面帶電

純水溶液是由水分子以及少量電離生成的H+和OH-組成，氣泡在水中形成的氣液界面具有容易接受H+和OH-的特點(diǎn)，而且通常陽離子比陰離子更容易離開氣液界面，而使界面常帶有負(fù)電荷。已經(jīng)帶上電荷的表面傾向于吸附介質(zhì)中的反離子，特別是高價的反離子，從而形成穩(wěn)定的雙電層。微氣泡的表面電荷產(chǎn)生的電勢差常利用ζ電位來表征，ζ電位是決定氣泡界面吸附性能的重要因素。當(dāng)微納米氣泡在水中收縮時，電荷離子在非常狹小的氣泡界面上得到了快速濃縮富集，表現(xiàn)為ζ電位的顯著增加，到氣泡破裂前在界面處可形成非常高的ζ電位值。

5.產(chǎn)生大量自由基

微氣泡破裂瞬間，由于氣液界面消失的劇烈變化，界面上集聚的高濃度離子將積蓄的化學(xué)能一下子釋放出來，此時可激發(fā)產(chǎn)生大量的羥基自由基。羥基自由基具有超高的氧化還原電位，其產(chǎn)生的超強(qiáng)氧化作用可降解水中正常條件下難以氧化分解的污染物如苯酚等，實現(xiàn)對水質(zhì)的凈化作用。

6.傳質(zhì)效率高

氣液傳質(zhì)是許多化學(xué)和生化工藝的限速步驟。研究表明，氣液傳質(zhì)速率和效率與氣泡直徑成反比，微氣泡直徑極小，在傳質(zhì)過程中比傳統(tǒng)氣泡具有明顯優(yōu)勢。當(dāng)氣泡直徑較小時，微氣泡界面處的表面張力對氣泡特性的影響表現(xiàn)得較為顯著。這時表面張力對內(nèi)部氣體產(chǎn)生了壓縮作用，使得微氣泡在上升過程中不斷收縮并表現(xiàn)出自身增壓效應(yīng)。從理論上看，隨著氣泡直徑的無限縮小，氣泡界面的比表面積也隨之無限增大，最終由于自身增壓效應(yīng)可導(dǎo)致內(nèi)部氣壓增大到無限大。因此，微氣泡在其體積收縮過程中，由于比表面積及內(nèi)部氣壓地不斷增大，使得更多的氣體穿過氣泡界面溶解到水中，且隨著氣泡直徑的減小表面張力的作用效果也越來越明顯，最終內(nèi)部壓力達(dá)到一定極限值而導(dǎo)致氣泡界面破裂消失。因此，微氣泡在收縮過程中的這種自身增壓特性，可使氣液界面處傳質(zhì)效率得到持續(xù)增強(qiáng)，并且這種特性使得微氣泡即使在水體中氣體含量達(dá)到過飽和條件時，仍可繼續(xù)進(jìn)行氣體的傳質(zhì)過程并保持高效的傳質(zhì)效率。

7.氣體溶解率高

微納米氣泡具有上升速度慢、自身增壓溶解的特點(diǎn)，使得微納米氣泡在緩慢的上升過程中逐步縮小成納米級，最后消減湮滅溶入水中，從而能夠大大提高氣體（空氣、氧氣、臭氧、二氧化碳等）在水中的溶解度。對于普通氣泡，氣體的溶解度往往受環(huán)境壓力的影響和限制存在飽和溶解度。在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下，氣體的溶解度很難達(dá)到飽和溶解度以上。而微納米氣泡由于其內(nèi)部的壓力高于環(huán)境壓力，使得以大氣壓為假定條件計算的氣體過飽和溶解條件得以打破。

四、微納米氣泡的發(fā)生方法

旋回式氣液混合型微納米氣泡發(fā)生技術(shù)是按照流體力學(xué)計算為依據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計的發(fā)生器，在進(jìn)入發(fā)生器的氣液混合流體在壓力作用下高速旋轉(zhuǎn)，并在發(fā)生器的中部形成負(fù)壓軸，利用負(fù)壓軸的吸力可將液體中混合的氣體或者外部接入的氣體集中到負(fù)壓軸上，當(dāng)高速旋轉(zhuǎn)的液體和氣體在適當(dāng)?shù)膲毫ο聫奶貏e設(shè)計的噴射口噴出時，由于噴口處混合氣液的超高的旋轉(zhuǎn)速度與氣液密度比（1:1000）的力學(xué)上的相乘效果，在氣液接觸界面間產(chǎn)生高速強(qiáng)力的剪切及高頻率的壓力變動，形成人造極端條件，在這種條件下生成大量微米、納米級氣泡的同時具有打碎聚合分子團(tuán)，形成小分子團(tuán)活性水的效果，并能夠?qū)⑿〔糠炙肿与婋x分解，可以在微納米氣泡空間中產(chǎn)生活性氧、氧離子、氫離子和氫氧離子等自由基離子，尤其氫氧自由基有超高的還原電位，具有超強(qiáng)氧化效果可以分解水中正常條件下也難以分解的污染物，實現(xiàn)水質(zhì)的凈化。微納米氣泡在水中的溶解率超過85%，溶解氧濃度可以達(dá)到飽和濃度以上，并且微納米氣泡是以氣泡的方式長時間（上升速度6cm/分鐘）存留在水中，可以隨著溶解氧的消耗不斷地向水中補(bǔ)充活性氧，為處理污水的微生物提供了充足的活性氧、強(qiáng)氧化性離子團(tuán)，并保證了活性氧充足的反應(yīng)時間，由微納米氣泡處理過的水的凈化能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于自然條件下的自凈能力。第二部分微納米氣泡研究歷程一、微納米氣泡的研究起步（1990年代）1.微納米氣泡的提出與基本理論微納米氣泡的研究起源可以追溯到20世紀(jì)90年代。1994年，日本學(xué)者吉田秀雄（HideoYoshida）首次提出了微氣泡的概念，并開始對其進(jìn)行定量分析。隨后，研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)氣泡的直徑減小至微米或納米尺度時，其物理性質(zhì)發(fā)生了顯著變化。特別是，微納米氣泡的穩(wěn)定性大大增強(qiáng)，且在液體中的擴(kuò)散速度較慢，這使得它們在長時間內(nèi)能夠保持相對穩(wěn)定。在這一階段，研究主要集中在微納米氣泡的形成機(jī)理、氣泡動力學(xué)、氣泡穩(wěn)定性等基礎(chǔ)理論方面。例如，研究者發(fā)現(xiàn)微納米氣泡具有很高的內(nèi)外表面能，因此能夠在液體中維持較長的存在時間。納米氣泡則因其較低的擴(kuò)散系數(shù)和較高的比表面積而具有特殊的氣-液交互作用。2.早期制備方法的探索在微納米氣泡的制備技術(shù)上，1990年代的研究還較為初步。早期的氣泡生成技術(shù)主要包括：機(jī)械攪拌法：通過高速攪拌將氣體注入液體，進(jìn)而形成氣泡。這種方法簡單易行，但氣泡的尺寸難以控制，且生成的氣泡直徑較大，通常在幾百微米到1毫米之間。溶解氣體法：通過對液體施加壓力，使氣體溶解于液體中，隨后通過壓力釋放形成微氣泡。這種方法能夠產(chǎn)生更小的氣泡，但仍難以達(dá)到納米級別的精度。隨著微氣泡研究的深入，學(xué)者們開始嘗試通過不同的物理方法控制氣泡的生成過程，從而探討如何在液體中穩(wěn)定生成納米級氣泡。二、微納米氣泡的技術(shù)突破與應(yīng)用初探（2000-2010）1.微納米氣泡的制備技術(shù)突破進(jìn)入21世紀(jì)后，微納米氣泡的制備技術(shù)取得了顯著的突破。特別是超聲波氣泡生成技術(shù)的出現(xiàn)，極大地推動了微納米氣泡研究的進(jìn)展。具體的技術(shù)突破包括：超聲波激勵法：通過超聲波作用，使液體中溶解的氣體迅速形成氣泡。超聲波的頻率和強(qiáng)度直接影響氣泡的尺寸和分布，能夠有效生成直徑在納米級別的氣泡。2003年，研究人員在此基礎(chǔ)上提出了利用超聲波來控制氣泡尺寸的方法，這一技術(shù)成為制備納米氣泡的關(guān)鍵技術(shù)之一。高壓氣體注入法：在較高壓力下將氣體注入液體，產(chǎn)生超微小氣泡，并通過控制壓力差來控制氣泡的生成。在此過程中，氣泡的尺寸和分布可以較好地控制。氣體溶解法與納米氣泡增強(qiáng)法：這種方法通過在液體中充分溶解氣體，然后施加外力使氣體快速釋放形成納米氣泡。該方法能夠有效提高氣泡的穩(wěn)定性，并使其在液體中存在的時間更長。通過這些技術(shù)突破，微納米氣泡的穩(wěn)定性和均勻性得到了顯著提升，并且其可控性得到了進(jìn)一步改善。2.微納米氣泡的應(yīng)用初探2000年代初期，微納米氣泡的應(yīng)用開始逐步擴(kuò)展至多個領(lǐng)域，尤其是在水處理和環(huán)境保護(hù)方面。以下是一些典型的應(yīng)用：水處理：微納米氣泡的表面積大，能夠提供足夠的氣-液接觸面積，因此在水處理領(lǐng)域表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。研究發(fā)現(xiàn)，微納米氣泡可以提高水中氧氣的溶解度，增強(qiáng)水中有機(jī)物的降解速度，從而提高污水處理效率。具體的應(yīng)用包括：水體脫氮、除磷、去除重金屬離子等。農(nóng)業(yè)：在農(nóng)業(yè)灌溉方面，微納米氣泡通過提供更高效的氧氣供應(yīng)，可以促進(jìn)植物根系的生長，增強(qiáng)作物對水分和養(yǎng)分的吸收能力。此外，微納米氣泡還可以有效抑制病菌的生長，減少農(nóng)藥的使用。食品加工：微納米氣泡在食品加工中也表現(xiàn)出了良好的應(yīng)用潛力，例如用于食品清洗、殺菌以及食品加工中的氣體溶解等過程。三、微納米氣泡的商業(yè)化應(yīng)用與多領(lǐng)域發(fā)展（2010-2020）1.微納米氣泡制備技術(shù)的完善與工業(yè)化進(jìn)入2010年代，隨著制備技術(shù)的逐步完善，微納米氣泡的商業(yè)化應(yīng)用也開始逐漸展開。特別是日本、歐美等國家的企業(yè)推動了微納米氣泡技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化，使得這一技術(shù)開始走向市場。具體的技術(shù)進(jìn)展包括：微納米氣泡發(fā)生器：一些企業(yè)開發(fā)了專門的微納米氣泡發(fā)生器，這些設(shè)備能夠高效、穩(wěn)定地生產(chǎn)微納米氣泡，廣泛應(yīng)用于水處理、農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域。氣泡尺寸控制技術(shù)：隨著微納米氣泡生成設(shè)備的不斷升級，氣泡的尺寸控制技術(shù)也得到了顯著改進(jìn)?，F(xiàn)在的微納米氣泡發(fā)生器不僅能夠生產(chǎn)穩(wěn)定的氣泡，還可以根據(jù)不同的需求調(diào)節(jié)氣泡的尺寸和分布。2.微納米氣泡的跨領(lǐng)域應(yīng)用2010年代，微納米氣泡的應(yīng)用逐漸擴(kuò)展至多個行業(yè)。以下是一些具體領(lǐng)域的應(yīng)用案例：醫(yī)學(xué)領(lǐng)域：微納米氣泡在藥物傳遞中的應(yīng)用得到了廣泛的研究。研究發(fā)現(xiàn)，微納米氣泡具有較強(qiáng)的藥物載體功能，能夠有效提高藥物的靶向性和治療效果。通過氣泡的微氣泡效應(yīng)，藥物能夠更好地穿透細(xì)胞膜或血管壁，從而提升藥物的效果。石油和天然氣開采：在石油和天然氣領(lǐng)域，微納米氣泡被用來增強(qiáng)油氣回采率。氣泡的微小尺寸可以增加油氣與水的接觸面積，促進(jìn)油氣的分離，提高采油效率?？稍偕茉矗何⒓{米氣泡也被廣泛應(yīng)用于風(fēng)能、太陽能等可再生能源領(lǐng)域。例如，微納米氣泡能夠提高水中的氧含量，從而促進(jìn)水力發(fā)電系統(tǒng)中的水流動力和能量轉(zhuǎn)換效率。四、微納米氣泡的未來發(fā)展方向1.高效制備技術(shù)的研發(fā)盡管微納米氣泡的制備技術(shù)已經(jīng)取得了顯著進(jìn)展，但要實現(xiàn)大規(guī)模、低成本的生產(chǎn)，仍面臨許多挑戰(zhàn)。未來的研究將聚焦于：低能耗、高效率的制備方法：例如，利用納米技術(shù)與生物技術(shù)相結(jié)合，開發(fā)新型的氣泡生成材料與方法，進(jìn)一步提升氣泡的穩(wěn)定性和生產(chǎn)效率。大規(guī)模生產(chǎn)設(shè)備：研究將致力于開發(fā)更加自動化、高效的大規(guī)模生產(chǎn)設(shè)備，以滿足工業(yè)化應(yīng)用的需求。2.多領(lǐng)域融合與應(yīng)用深化未來的研究將更多地聚焦于微納米氣泡在多個行業(yè)的深度融合與創(chuàng)新應(yīng)用。具體的方向包括：智能藥物輸送：通過結(jié)合微納米氣泡與智能藥物載體技術(shù)，實現(xiàn)藥物的精準(zhǔn)定位與靶向釋放。環(huán)境治理：在污水處理、生態(tài)恢復(fù)等方面，微納米氣泡的應(yīng)用將更加廣泛且高效。微納米氣泡作為一種具有巨大應(yīng)用潛力的新型材料，經(jīng)歷了從基礎(chǔ)理論研究到技術(shù)突破，再到應(yīng)用實踐的漫長發(fā)展過程。隨著制備技術(shù)的進(jìn)步和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，微納米氣泡在環(huán)境保護(hù)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、能源等多個領(lǐng)域的應(yīng)用前景將更加廣闊。未來的研究將重點(diǎn)解決制備成本、穩(wěn)定性和大規(guī)模應(yīng)用的問題，并推動微納米氣泡技術(shù)在各個行業(yè)的深度應(yīng)用。第三部分微納米氣泡的研究應(yīng)用1.環(huán)境治理和污水處理微納米氣泡在環(huán)境治理的應(yīng)用體現(xiàn)在污水處理和地下水修復(fù)方面。它表面具有的負(fù)電荷和極大比表面積使其對污水中懸浮物有良好的吸附作用，且氣泡破裂產(chǎn)生的羥基自由基可氧化降解有機(jī)污染物。研究表明，微納米氣泡預(yù)處理對污水中氟化物清除率可達(dá)76.7%，比未經(jīng)預(yù)處理提高7.1%且表現(xiàn)出更好的清除效果。微納米氣泡強(qiáng)增氧作用可以不斷補(bǔ)充微生物電子受體，促進(jìn)好氧微生物對地下水污染物的降解，提高生物修復(fù)力。研究發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)僅用過氧化氫處理三氯乙烯污染水效率很低，但與臭氧微納米氣泡聯(lián)用兩者形成羥基自由基，現(xiàn)場試驗6d時總?cè)コ士蛇_(dá)99%，可見臭氧微納米氣泡對三氯乙烯污染地下水的修復(fù)有良好作用效果。

微納米氣泡是直徑小于50微米的極細(xì)微氣泡，微納米氣泡在水中上升速度慢、停留時間長、溶解效率高，并具備自增氧、帶負(fù)電荷和富含強(qiáng)氧化性的自由基等特性。這些特點(diǎn)使得微納米氣泡在水處理上具有廣泛的應(yīng)用前景。懸浮物的吸附去除。微納米氣泡不僅表面電荷產(chǎn)生的電位高，而且比表面積很大，因此將微納米技術(shù)與混凝工藝聯(lián)用在廢水預(yù)處理中，對懸浮物和油類表現(xiàn)出了良好的吸附效果與高效的去除率，對COD、氨氮及總磷也具有較好的去除效果。

難降解有機(jī)污染物的強(qiáng)化分解。微納米氣泡破裂時釋放出的羥基自由基，可氧化分解很多有機(jī)污染物，目前在難降解廢水處理與污泥處理方面，已表現(xiàn)出了潛在的應(yīng)用前景。為了促使微納米氣泡在水中能夠產(chǎn)生更多的羥基自由基，常采用其它強(qiáng)氧化手段進(jìn)行協(xié)同作用，如紫外線、純氧以及臭氧等強(qiáng)氧化手段，以更好地發(fā)揮對廢水中有機(jī)污染物的氧化分解作用。2.水產(chǎn)養(yǎng)殖

在工廠化漁業(yè)的養(yǎng)殖上，特別是未來漁業(yè)的陸基養(yǎng)殖技術(shù)，大多是往高密度的集約化方向發(fā)展，在這種環(huán)境下，水體中高度溶氧的控制對魚的健康及生長來說是至關(guān)重要的一環(huán)，采用超細(xì)微泡技術(shù)以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的增氧方式，將是一項革命性的創(chuàng)新，可以大大提高魚的活性與產(chǎn)量，是養(yǎng)殖業(yè)走向工廠化的有力保障，并且微納米氣泡具有刺激生物生長及增強(qiáng)免疫力的效果。在日本廣島的牡蠣養(yǎng)殖場中的試驗證明，微納米氣泡可以促進(jìn)牡蠣血液循環(huán)，提高生長速度，并增強(qiáng)免疫力，降低養(yǎng)殖成本。在日本的愛知萬國博覽會上由日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究所展示的淡水魚與海水魚的混合高密度養(yǎng)殖實驗中采用了微納米氣泡技術(shù)，結(jié)果在鹽分濃度為1%的含有微納米純氧水的水槽中可將鯉魚和鯛混合養(yǎng)殖。鯛是對鹽分的變化非常敏感的海水魚，鯉魚是淡水魚，如果在沒有微納米氣泡存在的條件下，這兩種魚都是很難在1%的鹽水中生存的。3.無土栽培

生態(tài)農(nóng)業(yè)：在水培植物生產(chǎn)過程中，水中溶氧量是影響生長發(fā)育速度的重要因子，溶氧充足生長就快，溶氧度低不僅生長慢，而且低至植物所需溶氧的臨界值以下，還會出現(xiàn)缺氧爛根，所以在生產(chǎn)上以提高水中溶氧作為水培的主體技術(shù)，不管是循環(huán)方式栽培模式如何多樣化，但最終都是為圍繞溶氧的提高作為其模式的可行性保障，凡是能讓水中溶氧提高的技術(shù)措施，都是增進(jìn)植物生長與促進(jìn)發(fā)育的增產(chǎn)措施。在未來的生態(tài)農(nóng)業(yè)技術(shù)中，超細(xì)微氣泡技術(shù)必將是不可或缺的配套新技術(shù)。

在設(shè)施園藝和旱地滴灌中，已廣泛采用氣泵充氧等措施來增加水中溶氧量，提高作物根際氧含量，促進(jìn)根系生長，進(jìn)而增加產(chǎn)量，并提高水分和肥料利用效率。但是傳統(tǒng)的充氧方式效率比較低，難以使灌溉水中溶氧值迅速增加，利用微納米氣泡快速發(fā)生裝置對灌溉水進(jìn)行曝氣處理，可以使溶氧值迅速達(dá)到超飽和狀態(tài)，形成微納米氣泡水用于灌溉。微納米氣泡水不僅能夠提供充足的氧氣，并且其特有的帶電性、氧化性、殺菌性等使其具有特殊的生物生理活性，促進(jìn)植物的生長發(fā)育。4.果蔬清洗和清洗領(lǐng)域的應(yīng)用微納米氣泡在氣-液兩相間接觸面積大，水中存留時間長，在清洗領(lǐng)域有獨(dú)特優(yōu)勢。研究發(fā)現(xiàn)用微納米氣泡清洗金屬表面油脂，與洗滌劑清洗效果相比不僅具有強(qiáng)去污作用，而且減少了化學(xué)洗滌劑使用量。研究發(fā)現(xiàn)，空氣微納米氣泡用于就地清洗（CIP）時，膜通量和溶質(zhì)脫除率分別提高24.62%和0.8%，且這種非化學(xué)清洗方法不會對環(huán)境造成污染。臭氧微納米氣泡清洗果蔬利用氣泡破裂過程中引起的壓強(qiáng)變化，對果蔬表面雜質(zhì)吸附、洗滌，比傳統(tǒng)機(jī)械振動清洗降低了對果蔬的損傷，且起到殺菌消毒作用，因此微納米氣泡可作為新型非化學(xué)洗滌方法用于采后果蔬清洗。

機(jī)能性的微納米臭氧氣泡水可以實現(xiàn)無害化的非熱殺菌，既能保持其株型與原質(zhì)，又可以達(dá)到無菌化的目的。臭氧具有強(qiáng)氧化性，可與蔬菜、水果中的殘留有機(jī)磷農(nóng)藥發(fā)生反應(yīng)，強(qiáng)氧化劑或自由基的強(qiáng)氧化作用可將農(nóng)藥分子的雙鍵斷開，苯環(huán)開環(huán)，破壞其分子結(jié)構(gòu)，生成相應(yīng)的酸、醇、胺或其氧化物等小分子化合物，這些小分子化合物大多無毒，易溶于水，可馬上被洗滌出去。同時臭氧可殺滅表面的各種細(xì)菌和病毒，達(dá)到解毒目的。與一般的臭氧水相比，對去除鮮果、蔬菜上附著的殘留農(nóng)藥有更顯著的效果。5.洗浴保健

微納米氣泡?。核腥绻写罅康奈⒓{米氣泡，就會降低水的透明度，顏色像牛奶一樣發(fā)白，故微納米氣泡浴又稱牛奶浴。水中的氣泡從零開始增大至微米級氣泡而破滅，產(chǎn)生的低音頻率具有去除污垢的效果，同時低音頻率更具有刺激腦內(nèi)啡的產(chǎn)生，令人有鎮(zhèn)靜與愉悅的感覺。此外，如果水中含有以氧氣產(chǎn)生的超微氧氣泡，當(dāng)身體浸泡在這種含高氧量的水中，可以滋養(yǎng)皮膚、延緩老化，達(dá)到高氧療法之功效。并且沒有任何添加劑，符合現(xiàn)代人對環(huán)保及健康生活的要求。

6.生態(tài)修復(fù)

研究發(fā)現(xiàn)富含微納米氧氣氣泡的水對動植物都具有促進(jìn)生物活性的作用。這是由于微納米氣泡在水中存在時間長，內(nèi)部承載氣體釋放到水中的過程較慢，因此可實現(xiàn)對承載氣體的充分利用，提供充足的活性氧以促進(jìn)水中生物的新陳代謝活性。向污染的缺氧水域中鼓入微納米氣泡時，隨著氣泡內(nèi)溶解氧的消耗不斷向水中補(bǔ)充活性氧，可增強(qiáng)水中好氧微生物、浮游生物以及水生動物的生物活性，加速其對水體及底泥中污染物的生物降解過程，實現(xiàn)水質(zhì)凈化目的。

7.船舶減阻

船舶阻力是船舶能量消耗的主要根源，如果船舶阻力降低了，主機(jī)消耗的能量就降低，船舶能源消耗自然就降低了，同時，降低船舶阻力在主機(jī)功率消耗不變的情況下，可以顯著提高船舶的航行速度。船舶阻力主要包括摩擦阻力、興波阻力、粘壓阻力，其中摩擦阻力要占很多部分。現(xiàn)有相對成熟的降低船舶摩擦阻的技術(shù)，主要是在設(shè)計船體時，盡可能減小船體上的濕表面積并使船體表面盡量光順。采用氣泡減阻技術(shù)的船舶統(tǒng)稱為氣泡船，氣泡減阻技術(shù)是把空氣通入船底，在船底表面形成流體密度較低的氣-水混合兩相流，通過改變邊界層內(nèi)流體的結(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)降低阻力的效果，來達(dá)到節(jié)約能源的目的。對與肥大型低速船舶來說，摩擦阻力占總阻力的80%以上，因此減小摩擦阻力是很有必要的，微氣泡減阻技術(shù)可以很有效的減小摩擦阻力，這在實船試驗中已經(jīng)很好的得到了驗證，氣泡減阻技術(shù)有很大的發(fā)展前景。隨著關(guān)于氣泡減阻研究的不斷深入，氣泡減阻技術(shù)得到了廣泛的認(rèn)同。船舶微氣泡減阻研究具有重要的經(jīng)濟(jì)、軍事價值。尤其在目前節(jié)能減排環(huán)境下，降低船舶阻力研究已經(jīng)成為各國普遍關(guān)注的問題。在近幾十年內(nèi)，國內(nèi)外的研究者們以粘性流體力學(xué)為基礎(chǔ)，一方面通過試驗來優(yōu)化船型，減小船舶的形狀阻力；另一方面則考慮流體的粘性系數(shù)，用粘性系數(shù)低的流體代替粘性系數(shù)高的流體，以減小船體表面摩擦阻力。船舶氣泡減阻方法于1876年由勞德首次提出，他構(gòu)想在船表面和水之間注入一層氣體，以空氣代替水來與船表面接觸，以降低船體表面摩擦阻力。但是，這一構(gòu)想受到當(dāng)時科技水平的限制，很難實現(xiàn)。隨著科技水平的不斷提升，國內(nèi)外許多學(xué)者對氣泡減阻技術(shù)進(jìn)行了大量的理論和實驗研究，結(jié)果大部分表明運(yùn)用微納米氣泡減阻技術(shù)來降低摩擦阻力非常顯著。8.生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用微納米氣泡內(nèi)部存在氣體核心，可作為氣體、基因載體應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)方面。研究表明，空氣微納米氣泡處理使豬表皮傷口清潔率提高24%，微生物膜降解率提高22%，能大大降低大腸桿菌膜繁殖力，促進(jìn)傷口的愈合。利用微納米氣泡空化將基因傳遞至細(xì)胞，實現(xiàn)基因的非病毒轉(zhuǎn)移。多項研究發(fā)現(xiàn)，超聲介導(dǎo)微泡刺激可以非侵入性地調(diào)節(jié)目標(biāo)心肌，促進(jìn)充質(zhì)干細(xì)胞的植入，對治療心肌梗死有很大幫助。9.農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用微納米氣泡技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域也有應(yīng)用。研究發(fā)現(xiàn)微納米氣泡可以凈化池塘中藍(lán)藻，改善作物生長環(huán)境，促進(jìn)作物生長。經(jīng)1.6mg·L-1臭氧微納米氣泡處理的番茄幼苗生長未受到影響，且攜帶的赤星病菌分生孢子數(shù)量減少2個數(shù)量級，這與臭氧的殺菌作用有關(guān)。微納米氣泡與氣體結(jié)合可促進(jìn)作物生長，研究表明，10～15mg·L-1氧微納米氣泡灌溉使普通白菜（小白菜、小油菜）、油麥菜產(chǎn)量顯著提高；氮?dú)饧{米氣泡幾乎能夠促進(jìn)所有植物種子的萌發(fā)，其中葉用萵苣（生菜）種子的發(fā)芽率比自來水處理提高25%，主要?dú)w因于納米氣泡產(chǎn)生外源活性氧和氮?dú)馓峁┑纳L元素兩者共同的促進(jìn)作用。10.微納米氣泡技術(shù)在果蔬采后的應(yīng)用我國果蔬損耗率高，高損耗主要源于產(chǎn)后運(yùn)輸、采后保鮮環(huán)節(jié)。剛采摘的果蔬水分含量高，組織脆弱，易受機(jī)械損傷；采后果蔬仍具有生命力，存在呼吸作用并繼續(xù)釋放乙烯，所以貯藏期間會出現(xiàn)有機(jī)養(yǎng)分消耗、成熟衰老等現(xiàn)象，且成熟衰老過程引發(fā)了膜脂過氧化，增大細(xì)胞膜通透性，造成營養(yǎng)流失。目前已有研究發(fā)現(xiàn)，微納米氣泡與臭氧、二氧化碳和1-甲基環(huán)丙烯（1-MCP）結(jié)合能夠延長果蔬貯藏期，達(dá)到采后保鮮目的。11.微納米氣泡與臭氧結(jié)合臭氧是一種強(qiáng)氧化劑，能夠氧化果蔬呼吸代謝釋放的乙烯、乙醇等氣體，降低呼吸速率，使果蔬衰老速度減慢。臭氧還能夠與微生物細(xì)胞膜組分如不飽和脂肪酸和蛋白質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)，擴(kuò)大細(xì)胞膜通透性，造成胞內(nèi)物質(zhì)流出，引發(fā)細(xì)胞死亡。氧氣是臭氧分解產(chǎn)生的唯一產(chǎn)物，經(jīng)臭氧處理的果蔬不存在有毒物質(zhì)殘留問題，但臭氧在水中極不穩(wěn)定，很快就會分解。研究推測，臭氧與微納米氣泡結(jié)合能增大水中臭氧溶解度，但對提高臭氧穩(wěn)定性沒有幫助。當(dāng)臭氧連續(xù)鼓泡供給可使其濃度在水中保持相對恒定，所以試驗操作中一般采用連續(xù)供應(yīng)臭氧。研究表明，與含次氯酸鈉的納米氣泡處理相比，臭氧納米氣泡交替流動處理白菜樣品，活菌數(shù)目減少了1個數(shù)量級，可起到良好的洗滌和細(xì)菌清除作用。將收集的甜瓜表面尖孢鐮孢菌和胡蘿卜軟腐果膠桿菌亞種用同濃度臭氧微米氣泡、臭氧毫米氣泡處理，發(fā)現(xiàn)臭氧微米氣泡在水中上升速度小于臭氧毫米氣泡，且產(chǎn)生的羥基自由基（ROS）能夠滅活水中的孢子和細(xì)菌，比相同條件下臭氧毫米氣泡處理效果更好。研究了臭氧+微米氣泡、同濃度臭氧水、微米氣泡和自來水4種洗滌處理對栗子采后貯藏腐爛情況的影響，與對照（未作任何處理）栗子的需氧菌、霉菌、酵母菌微生物指標(biāo)比較，臭氧+微米氣泡處理效果最好，能夠顯著降低采后栗子腐爛的發(fā)生，延長了采后貯藏期?？梢娢⒓{米氣泡技術(shù)與臭氧結(jié)合可起到果蔬采后保鮮作用。12.微納米氣泡與二氧化碳結(jié)合采后果蔬仍然存在呼吸作用，所以貯藏環(huán)境中二氧化碳含量對果蔬呼吸有直接影響。通過有效把控二氧化碳濃度，能抑制呼吸作用，降低養(yǎng)分消耗，達(dá)到保鮮目的。研究發(fā)現(xiàn)，高壓二氧化碳（HPCD）技術(shù)通過在溫度和壓力作用下容器內(nèi)形成高壓、高酸和低氧環(huán)境，從而起到殺滅微生物作用，殺菌機(jī)理可能與二氧化碳溶解度有關(guān)。研究表明，鮮切胡蘿卜經(jīng)壓力12MPa、溫度22℃HPCD技術(shù)處理5min，大腸桿菌數(shù)量可降低到無法檢測的水平；同樣，HPCD技術(shù)對酵母、霉菌滅活率也很高。但有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，相對低壓（＜2M