A pushing-pulling captive bubble method for repeatable measurement of dynamic contact angles underwater
The University of Osaka（大阪大学）
本文提出一种推动-拉拽封闭气泡方法，用于水下稳定测量动态接触角，通过控制垂直运动实现气泡与表面的稳定接触，提高了测量精度和可重复性，尤其适用于微结构表面的测量。
2026-09-11 cond-mat.soft
The surface potential explains ion specific bubble coalescence inhibition
假设：某些离子可以阻止气泡在水中聚合。Gibbs-Marangoni压力已经被提出来解释这种现象。当存在表面增强或表面耗尽的溶质时，在薄膜排水期间发生该排斥压力。然而，已知气泡聚结抑制取决于以特殊且无法解释的方式存在的离子的特定组合。这种依赖性可以通过由界面处的离子分布产生的静电表面电势来解释，静电表面电势将改变离子的自然表面倾向，从而改变吉布斯-马兰戈尼压力。计算方式：一个广义形式的吉布斯-马兰戈尼压力推导出的混合物的溶质和一个修改后的泊松-玻尔兹曼方程模型是用来计算此压力的五种不同的电解质溶液由四种不同的离子。发现：结合具有不同表面倾向的离子，即，一个增强，一个耗尽，产生显著的静电表面电势，其抑制这些离子的自然表面倾向，导致吉布斯-马兰戈尼压力降低，这允许气泡聚结。这种机制解释了为什么电解质抑制气泡聚结的能力与纯电解质的表面张力相关，而与混合电解质无关。
2021-05-12 cond-mat.soft
Slip flow over structured surfaces with entrapped microbubbles
在疏水表面上，粗糙度可能导致向超疏水状态的转变，其中表面处的气泡可能对检测到的滑动具有强烈影响。我们提出了两相格子玻尔兹曼模拟的Couette流结构表面与附着的气泡。尽管气泡增加了通道的光滑表面，但由于粗糙度增加，它们可能导致出现负滑动。所使用的模拟方法允许气泡由于粘性应力而变形。我们发现，检测到的滑移随着剪切速率的增加而减少，这与最近的一些实验结果相反，这些实验表明气泡变形不能解释这些实验。讨论了气泡表面在微流控器件中的可能应用。
2008-05-26 cond-mat.soft
How to make a giant bubble
使用肥皂、水和长链聚合物的混合物，可以形成体积接近100 m2 $^3$的自由漂浮的肥皂泡。在这里，我们调查如何创建和维持这种薄膜随着时间的推移。我们展示了拉伸流变学如何是产生气泡的最重要因素，以及溶剂化聚合物分子量的多分散性如何在较低浓度下导致更好的性能。此外，使用红外吸收，我们测量肥皂膜厚度分布和膜寿命。虽然初始厚度主要取决于洗涤剂的选择，但是聚合物可以在高分子量和高浓度下显著增加膜寿命，尽管这样的高浓度可以抑制初始膜形成。因此，用于制造巨大气泡的聚合物添加剂的理想浓度需要在拉伸期间具有稳健的粘弹性流变性，并且在重力排水和蒸发期间具有长的膜寿命。
2019-11-22 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Wetting of soap bubbles on hydrophilic, hydrophobic and superhydrophobic surfaces
本文研究了固着气泡在固体和液体表面的润湿。基于修正的Young方程，提出了固着气泡接触角的模型，实验结果与模型相符。亲水表面导致90度的气泡接触角，而在超疏水表面上观察到134度。对于亲水性表面，气泡角度随着气泡半径减小-而在超疏水性表面上，气泡角度增加。平台边界的大小决定了气泡的接触角-取决于表面的润湿性。
2013-03-26 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Aqueous foams in microgravity, measuring bubble sizes
本文描述了在微重力下的湿泡沫的研究，其气泡尺寸分布的演变，由于扩散气体交换。我们专注于从泡沫表面的图像确定的气泡的大小和在散装泡沫中的气泡的大小之间的比较，确定从漫透射光谱（XPS）。从泡沫表面的图像中提取气泡尺寸分布是困难的，所以我们使用了三种不同的程序：手动分析，使用定制的Python脚本自动分析和机器学习分析。一旦确定并考虑到各种缺陷，所有三个程序都会在误差线内产生相同的结果。该方法仅允许确定与光子传输平均自由程$\ell^*$成比例的平均气泡半径。测得的漫透射光强度与先前为无限横向范围的板状样品推导出的{ $\ell^*$ }之间的关系不适用于微重力实验中使用的立方体几何形状的电池。导出了一个新的更一般的漫反射强度的表达式，并将其应用于确定平均气泡半径。推导出的平均气泡半径的时间演变的平均气泡半径和相同的平均半径在样品表面测量的整个粗化是非常好的协议。最后，进行地面实验，以比较在散装湿泡沫和在其表面的时间很短，扩散气体交换是微不足道的气泡尺寸分布。发现它们是相似的，证实了在表面处看到的气泡是本体泡沫气泡的代表。
2023-02-20 cond-mat.soft
Bubble-Driven Flow Transitions in Evaporating Active Droplets on Structured Surfaces
Raman Research Institute（拉曼研究所）
本研究探讨了在结构化表面上蒸发活性液滴时，气泡驱动流与基底地形对粒子沉积模式的影响。
2025-11-27 cond-mat.soft
Effects of surface nanostructure and wettability on pool boiling: A molecular dynamics study
我们研究的作用，表面拓扑结构，表面化学，和壁面温度沸腾，气泡成核和生长的开始，以及可能形成的绝缘蒸汽膜通过大规模的MD模拟。在数值实验中，我们通过在运动活塞上施加一个恒定的力来控制系统的压力。模拟结果表明，纳米结构的存在触发了气泡的形成，确定了成核位点，并促进了从热衬底到水的能量传递。另一方面，表面化学决定了形成的气泡的形状。亲水性表面化学加速气泡成核，然而，减慢气泡膨胀，从而推迟蒸汽膜的形成。因此，亲水表面提供从热壁到水的更好的能量传递。通过分析系统的能量，我们表明，不考虑壁的拓扑结构和化学，有一个壁的温度为转移能量的量是最大的。
2020-06-23 cond-mat.soft
Autonomous route to the strange attractor: the many life stages of the chaotic bubblewheel
University of Wisconsin–Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）
该研究通过漂浮在碳酸水上的圆柱体实验，探究气泡积聚与旋转的耦合关系，构建模型关联广义Lorenz系统，发现质心偏移可调控其动力学，实现了Lorenz系统的简易物理体现。
2026-08-19 cond-mat.soft nlin.CD physics.flu-dyn
Viscous growth and rebound of a bubble near a rigid surface
受气泡动力微火箭中催化表面附近微气泡动力学的启发，我们从理论上考虑了Stokes流中平坦无滑移表面附近自由球形气泡的生长。气泡表面处的流动的特征在于恒定的滑移长度，其允许调节其表面的流体动力学流动性，并在一种制剂中处理清洁和污染的气泡以及刚性壳体。从一个无限小的气泡开始，流体流动和流体动力学上的增长气泡得到解析。我们证明，根据相对于初始距离的气泡滑移长度的值，到壁，气泡将单调地排出流体分离它从壁，这将指数变薄，或它将反弹的表面一次，最终排水的薄膜。干净的气泡被证明是一个奇异的限制谁总是单调地得到排斥的表面。在润滑极限下，进一步详细分析了有限滑移长度气泡的弹跳现象。特别是，我们确定的流体动力方向的逆转的起源，由于在气泡和表面之间的膜中的流型的变化，并与相关的润滑压力。最后，最终排水动态的电影观察到遵循一个通用的代数缩放所有有限的滑移长度。
2018-11-20 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Gas pressure in bubble attached to tube circular outlet
在本补充说明，我们的工作“逮捕气泡粗化：一个两个气泡的实验，以调查在表面弹性的存在下的晶粒生长”（接受EPL），我们推导出位于上方的气泡内的气体压力的表达式，并连接到一个垂直管的圆形出口。
2016-12-17 cond-mat.soft
Surface wrinkling of freely-floating smectic bubbles
由近晶相液晶（LC）制成的气泡可以显示屈曲和扭曲。这些变形是在细长气泡向球体松弛的过程中引起的。气泡是通过链状液晶膜的塌陷产生的。报告了导致褶皱的两种机制：（a）外力对近晶膜的压缩，以及（b）气泡形成后不久的内陷。对气泡表面的流动进行了分析，揭示了外力是如何作用于气泡并引起局部表面变形的。研究发现，褶皱的取向取决于作用力的方向。随着时间的推移分析皱纹的波长。另外，在膜区域外形成小突起（即，tubuli）。
2020-08-04 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Impact of physical-chemistry on the film thinning in surface bubbles
在本文中，我们研究蒸发表面稳定的表面气泡的变薄动力学考虑的作用，在液体浴中使用的解决方案的物理化学。我们研究了表面活性剂浓度低于和高于cmc（临界胶束浓度）的影响以及环境湿度的作用。首先，在一个湿度饱和的气氛中，我们表明，如果初始厚度取决于表面活性剂的浓度，并受到限制的表面弹性，排水动力学是很好地描述从毛细管和重力的贡献。这些动力学与表面活性剂浓度无关。在第二部分中，我们的研究表明，物理化学通过蒸发影响变薄动力学。我们包括在模型中的额外贡献，由于蒸发，这表明一个很好的描述低于临界胶束浓度的实验数据。在cmc以上，虽然该模型在短时间内不令人满意，但在长时间内的动态正确呈现，并且我们确定表面活性剂浓度的增加降低了蒸发的影响。最后，除了吸湿化合物，甘油，也可以合理化，我们的模型。我们证明，甘油降低了在环境湿度下的气泡变薄速率，从而增加了它们的稳定性。
2022-02-07 cond-mat.soft
Structure and coarsening at the surface of a dry three-dimensional aqueous foam
我们利用全内反射来隔离在三维样品的平面边界处形成的二维“表面泡沫”。由此产生的表面高原边界的图像是一个真正的二维泡沫与高原的法律一致。样本被允许粗化为自相似的缩放状态，其中统计分布与时间无关，除了整体比例因子。在那里，我们发现，统计措施的侧数分布，尺寸拓扑结构的相关性，和气泡的形状，都非常相似的二维泡沫。然而，尺寸分布略宽，形状略长。一个更明显的区别是，T2过程现在包括表面气泡的产生，这是由于在本体中的重排。冯·诺依曼定律对于单个气泡来说是戏剧性的违反。但不管怎样，我们最惊人的发现是冯·诺依曼定律似乎在平均情况下成立。也就是说，表面气泡的平均面积变化率似乎与边数减6成比例，但单个气泡显示出偏离该平均行为的分布。
2013-10-18 cond-mat.soft
Surface tension of small bubbles and droplets and the cavitation threshold
本文用统一的方法，在基于Lennard-Jones势的对相互作用近似下，对平面和曲面界面上水的表面张力的大小给出了估计。它示出的气泡和液滴的表面张力有质的不同的依赖于表面的曲率：对于气泡，作为表面的曲率半径减小，表面张力减小，而它增加的液滴。还确定了相应的托尔曼校正值。此外，它示出的表面张力对表面的曲率的依赖性是很重要的评估的临界负压的空化的发病。
2019-01-14 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Acoustic-Driven Surface Cleaning with Millimeter-Sized Bubbles at Translational Resonance
本文提出利用毫米级气泡在低频平动共振下的横向摇摆与走走停停运动增强表面剪切，实现较非共振条件约90%的清洁效果提升。
2025-06-06 cond-mat.soft physics.bio-ph
Shapes of a filament on the surface of a bubble
本文结合实验、理论与数值能量最小化，研究球形气泡表面细丝在几何、弹性与重力竞争下的形态分岔及盘绕行为。
2021-08-08 cond-mat.soft
Doughnut-shaped soap bubbles
肥皂泡是一层薄薄的液体膜，里面包着一定体积的空气。由于表面张力通常被认为是唯一负责符合肥皂泡形状，实现的泡沫表面总是最小面积的。在这里，我们考虑的问题，找到轴对称的最小面积表面包围一个固定的体积$V$和一个固定的赤道周长$L$。众所周知，球体是$V=L^3/6π^2$的解，例如，这确实是自由肥皂泡的情况。令人惊讶的是，我们发现，对于$V<αL^3/6π^2$，与$α\approx 0.21$，这样的表面不能是通常的透镜状表面形成的并列两个球冠，而是一个环面。实际上，已知甜甜圈形状的气泡最终是不稳定的，因此，它最终将通过分裂成更小的气泡而失去其轴对称性。毫无疑问，然而，从球面到环面的拓扑过渡是强制性的，在这里获得这个轴对称等周问题的全局解。我们的结果表明，变形的气泡与$V<αL^3/6π^2$不能稳定，不应该存在于泡沫，例如。
2015-09-26 cond-mat.soft physics.class-ph
A unified theory to describe the transition of stable nanobubbles to unstable microbubbles on homogeneous surface
实验不仅揭示了纳米气泡的寿命非常长，而且还证明了微米以上气泡的扩散不稳定性，因此迫切需要对气泡稳定性进行全面的物理理解。在这里，我们开发了一个模型，捕捉从稳定的纳米气泡的均匀表面上的不稳定的微气泡的状态转换。这种转变解释了实验中观察到的表面纳米气泡的典型长寿命、有限高度和小接触角。结果表明，气泡尺寸和气体溶解饱和度决定了表面气泡的动力学行为，即长大、稳定、收缩或溶解。
2021-12-25 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Free-Energy Analysis of Bubble Nucleation on Electrocatalytic Surfaces
Helmholtz Institute Erlangen-Nürnberg for Renewable Energy (IET-2), Forschungszentrum Jülich（亥姆霍兹尤利希埃尔朗根可再生能源研究所）；Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡弗里德里希·亚历山大大学）
本文提出自由能模型预测气泡成核的活化能和临界核尺寸，发现活化能随过饱和度降低而减小，临界核半径随过饱和度减小而增大，理论预测与实验结果一致，为电解器催化剂层设计提供指导。
2026-04-10 cond-mat.soft physics.chem-ph
Tribonucleation of bubbles
我们报告的成核的固体上的气泡轻轻地相互摩擦的液体。发现这种现象强烈地依赖于固体表面的材料和粗糙度。对于一个给定的表面，温度和气体含量，观察到的成长气泡的踪迹，如果摩擦力和速度超过一定的阈值。通过透明固体直接观察表明，尾迹中的每个气泡都是由几个微观气泡的早期合并引起的，这些气泡本身从固体之间形成的微观气穴中分离出来。从磨损痕迹的详细研究，与原子力和扫描电子显微镜成像，我们得出结论，这些微观气穴源于局部破裂的表面粗糙，可能增强了在新创建的表面的化学反应。我们的发现将有助于防止不希望的气泡形成，或者相反，用于“用气泡书写”，即，形成受控的微观气泡图案。
2016-04-15 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Marginal regeneration-induced drainage of surface bubbles
预测表面气泡的寿命需要更好地了解泡帽的变薄动力学。1959年，Mysel \textit{et al.} \cite{mysels1959soap}提出，应考虑\textit{marginal regeneration}，即比薄膜更薄的斑块的隆起来描述薄膜排水。然而，这些浮力补丁和他们的动态，以及量化的贡献变薄的动态仍然缺乏准确的描述。在本文中，我们可视化的补丁，并表明他们的上升速度和大小是在良好的协议模型分别基于重力和表面粘性力的平衡和瑞利-泰勒不稳定性\cite{Seiwert2017,Shabalina2019}。我们的研究结果表明，在湿度饱和的环境中，排水引起的动力学正确地描述了在实验误差条内的气泡的顶点处的膜排水。我们的结论是，薄膜变薄的肥皂泡确实是控制，在很大程度上，由\textit{marginal regeneration}在蒸发的情况下。
2021-09-16 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Electrowetting of a soap bubble
一个概念验证演示的电润湿介电质的固着肥皂泡在这里报道。这些气泡是用商业肥皂泡混合物产生的--表面由高度掺杂的商业硅片组成，硅片上覆盖着纳米厚的聚四氟乙烯薄膜。小于40 V的电压足以观察到气泡形状和表观气泡接触角的改变。这样的观察尤其为在流体微系统（例如芯片上实验室）中的气泡运输（与液滴运输相反）的可能性开辟了道路-在体积、速度和表面/体积比方面的潜在增益是不可忽略的。
2013-04-25 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Near-field probe of thermal capillary fluctuations of a hemispherical bubble
我们报告测量的谐振热毛细振荡的半球形液-气界面使用半气泡沉积在固体基底上。使用原子力显微镜悬臂梁研究半球形界面的热运动，该悬臂梁探测该界面的振动幅度与频率的关系。这种纳米尺度的气泡表面的热振荡的光谱呈现出几个共振峰，并揭示了半球形气泡的接触线被钉扎在基板上。这些峰的分析允许测量气泡界面的表面粘度。微量的杂质会改变纯水表面的流变性。
2020-09-08 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Can magnetism-assisted quasiperiodic structures in Russell-FeS `bubbles' offer a quantum coherent origin of life?
本文旨在扩大Russell等人的碱性渗漏现场热液丘情景的范围，通过呼吁其更广泛的画布来假设通过FeS膜的凝胶相内的力的相互作用进行的greatite簇的自组装：解离与定向附着的Rayleigh-Benard对流的定向热传递（小集群）和磁力（大集群）的协会，后者由磁丘成分协助。微小的团簇在团簇层中的定向运动让人想起萌芽、分子马达、凯恩斯-史密斯假设的前RNA世界和光学极性等过程。（软）多核形成速率高于（硬）微晶的生长速率，与二十面体相关（晶体学禁止!）草莓状形态。这种模式表明了一个链接到非周期性，从而加强了准周期性的连接，可以提供一个自然的访问功能，如表面限制，异常传输和低热导率，同时促进通过集群的扩散。磁性提供了一系列的特征：原始的多细胞性;组装分子的相位相关性;克服热退相干。这些动态嵌套结构为迭代计算、自适应学习和相干量子搜索提供了可能性。酶FeS簇和Hadean洋底之间的联系被视为一个更大的概念框架的一部分，揭示了磁性和生命起源的作用。
2007-11-25 cond-mat.soft physics.bio-ph quant-ph
Surface bubble nucleation phase space
最近的研究揭示了几种不同的技术纳米级气体成核淹没表面上，发现似乎相互矛盾。针对这一点，我们系统地研究了各种不同的液体温度和气体浓度，我们独立控制的疏水化硅衬底上的表面纳米气泡的发生。我们发现，纳米气泡占据了这个相空间的一个独特的区域，气体浓度约为100- 110%。在纳米气泡相以下，我们没有检测到衬底上的任何气体形成，而在较高的温度和气体浓度下发现微饼（微米宽，纳米高的气体域）。此外，我们发现，溶解气体的过饱和度是不是气泡的成核的要求。
2010-10-26 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Tribology of thin wetting films between a bubble and a moving solid surface
本文用干涉法研究了气泡在固体表面上的摩擦学。设计了一种独特的实验装置，用于监测润湿膜的厚度分布，插入气泡和亲水性玻璃之间，以高达412 μ m/s的速度移动。的3D膜厚度剖面的确定，使我们能够计算3D地图的润湿表面的局部毛细管，分离和提升压力，粘性应力和摩擦力。通过这种方法可以得到平均摩擦力和相应的摩擦系数。建立了摩擦系数随膜厚变化的理论模型。作为液体和固体之间的滑移的量度的相关滑移系数被确定为固体表面的速度的函数。发现在170 μ m/s以下存在形式上类似于干摩擦的摩擦状态，而在较大的速度下，气泡与固体之间的摩擦力通过最大值。此外，摩擦系数在固体的低速下具有大的值，并且随着速度的增加而显著减小。
2015-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Selection of the Taylor-Saffman Bubble does not Require Surface Tension
在忽略表面张力影响的情况下，给出了Hele-Shaw池中任意初始形状气泡随时间演化的一类新的一般精确解。这些解是通过将粘性流域保角映射到辅助复平面中的环形空间而得到的。然后，它表明，唯一稳定的不动点（吸引子）的非奇异气泡动力学恰好对应于选定的模式。因此，这表明，与已建立的理论相反，Hele-Shaw池中的气泡选择不需要表面张力。这里报道的解决方案显着扩展以前的结果为一个简单的连接的几何形状（手指），一个双连接的（泡沫）。我们推测，相同的选择规则没有表面张力举行的任意连通性的Hele-Shaw流。我们也相信，这种机制可以在其他类似描述的选择问题中找到。
2013-06-19 cond-mat.soft math-ph math.MP
Geometric transition in friction for flow over a bubble mattress
气泡垫上的层流预期会经历摩擦的显著减小，因为气泡的各个表面是无剪切的。然而，如果气泡足够弯曲，则它们沿流动方向突出到流体中可能导致摩擦增加，如最近实验和计算所证明的。我们在本文中提供了一个简单的模型，这一结果。我们认为剪切流在低雷诺数过去的二维阵列的气泡，并计算解析的有效滑移长度的表面作为函数的气泡的几何形状在稀的限制。我们的模型是能够定量再现有效摩擦和气泡的几何形状之间的关系，在数值计算中得到的，特别是：（a）在凸和凹气泡之间的摩擦的不对称性，和（b）在一个临界气泡突出角的几何过渡从减少到增强摩擦的存在。
2008-12-10 cond-mat.soft physics.flu-dyn
