近日，我校化工學院教師團隊在氣泡動力學研究領域取得重要進展，相關成果以“Bubble coalescence principle in saline water”為題，發表于國際權威期刊Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America（《美國科學院院刊》，PNAS），我校礦物加工工程專業2024屆博士畢業生李丹龍為第一作者，張海軍研究員與我校特聘教授、加拿大工程院劉清俠院士為共同通訊作者，中國礦業大學為第一單位，深圳技術大學、加拿大阿爾伯塔大學為合作單位，論文同時入選Proceedings of the National Academy of Sciences Showcase。該研究工作得到了國家杰出青年科學基金等項目資金的資助。
氣泡廣泛存在于自然界與人類社會，在礦物加工、環境工程、生命醫學等領域扮演著重要角色。一般而言，氣泡發生碰撞后的兼并與回彈行為決定了其在溶液環境中的穩定性，離子得益于其對氣泡兼并的抑制效應引起了大量學者的持續廣泛關注，但關于鹽溶液中氣泡回彈-兼并動力學行為轉變理論研究一直沒有取得更多的突破性進展。
團隊利用自主設計的氣泡自由上升可視化測試平臺，揭示了鹽溶液中氣泡在完成特定次數碰撞循環后于毫秒內與自由液面兼并的關鍵現象，通過綜合考慮離子特性與表面變形的綜合貢獻，獲取了氣泡發生回彈-兼并轉變時的離子遷移量上限，計算了鹽溶液中不同氣泡動力學行為所對應的厄特沃什數Eo、雷諾數Re及韋伯數We等無量綱參數的臨界數值區間，同時探討了離子對氣泡兼并抑制效應的可調節特性，在此基礎上提出了鹽溶液中氣泡兼并的基本原理。該研究豐富了對氣泡動力學及其行為轉變機制的認知，并為溶液環境乃至氣液固三相浮選體系中氣泡壽命的按需調控提供了重要指導。