題目：電解質溶液中的氣泡聚并研究：從白色浪花到綠色氫氣
時間：2026年1月21日 15:00-17:00
地點：機械與動力工程學院 F207會議室
邀請人：宋煜晨 助理研究員（核燃料循環(huán)與核材料研究所）
報告人簡介
劉博，華東理工大學副教授、博士生導師，入選上海市領軍人才（海外）、浦江人才。主持國家自然科學基金面上項目、國家重點研發(fā)計劃課題、上海市基礎研究特區(qū)及企業(yè)技術攻關項目等10余項。
主要從事氣泡發(fā)生與調控的基礎理論與技術研究。圍繞氣泡聚并液膜排液動力學這一長期難題，發(fā)展了動態(tài)測力儀雙氣泡探針技術，實現(xiàn)了氣泡間微納米液膜的直接定量觀測，系統(tǒng)揭示了氣液界面邊界條件轉捩及電解質抑制氣泡聚并的納米尺度機理；提出納米尺度溶質輸運理論模型，在無擬合參數(shù)條件下解釋了氣泡碰撞中的“兩階段”液膜薄化過程，闡明了海水中白色浪花形成的物理本質。
相關成果發(fā)表于?Physical?Review?Letters（編輯推薦）、AIChE?Journal、、Langmuir、eScience?等期刊，并受到?Physics?Magazine?等國際學術媒體報道。研究工作在海洋多相流、電解水制氫、芯片制造等方面具有一定應用前景。
報告摘要
為什么海水中經(jīng)常可以看到白色的浪花，但在湖泊、河流中卻很難看到呢？這主要是因為海水中溶解的鹽分（電解質）抑制了氣泡的聚并，使得風浪沖擊生成的小氣泡停留在海水中，折射光線形成白色浪花。而在湖泊、河流中，風浪沖擊形成的小氣泡會迅速聚并，變成大氣泡升浮、破裂進入大氣中。海水中的小氣泡對于海洋-大氣物質傳遞（CO2溶解、氣溶膠生成）具有重要作用，數(shù)十年來引起了科研人員的廣泛關注。但鹽分不具備表面活性，且可抑制雙電層斥力，按照傳統(tǒng)膠體穩(wěn)定性理論，鹽分應該促進而非抑制氣泡聚并；該傳統(tǒng)理論-實際觀測的沖突成為困擾科學家們幾十年的難題。
報告人針對氣泡碰撞過程中所形成微納米液膜的動態(tài)薄化研究表明，電解質溶液中氣泡呈現(xiàn)出一個與清水截然不同的兩階段合并：起初氣泡靠近規(guī)律和純水中相似，但當距離減小到大約40納米時，接近表面的“前緣”就會因某種排斥力而變平。結合實驗觀測及理論建模，他提出了一種納米尺度溶質輸運理論模型，在不引入任何擬合參數(shù)的前提下解釋了這種特殊的“兩段式”液膜薄化過程，從而解釋了為什么泡沫在海水中容易產(chǎn)生，并預測了數(shù)十種電解質在抑制氣泡聚并能力方面的不同表現(xiàn)，及其與陰陽離子配對的相關性。該基礎理論進展對水電解制綠氫技術及裝備的開發(fā)展現(xiàn)出明確的指導作用。報告人近期工作發(fā)現(xiàn)，通過電解質溶液中的氣泡聚并調控，有望大幅度降低能耗、突破電流密度瓶頸。
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