纳米气泡的发生

纳米气泡的发生过程一般都和纳米气泡的稳定性联系起来，令人费解。实际上，这一困惑主要源于很多研究人员对“拉普拉斯压力气泡灾难（Laplace pressure bubble catastrophe）” ，根据杨-拉普拉斯方程，即当气泡直径趋近于零时，气泡受到液体表面张力带来的压力趋近于无穷大，这会让气泡急速消失，而实验结果却证实纳米气泡顽强的存活下来，而且比普通气泡更加稳定（寿命有时长达数周）。

但对于从事界面物理化学、界面统计热力学以及相界面分子理论等相关领域的研究学者而言，这种所谓的“科学灾难”实际上很容易理解和接受，因为连续电介质、连续分子间作用力等宏观方程的基础假设在界面处几乎都不复存在，因此宏观方程推导的结论显然也很难维持。例如沿用了近百年的双电层理论（Double layer theory），达到分子尺度时就显得无能为力，分子、氢键、偶极矩取向的不连续性等令理论基础坍塌，方程失效；到霍夫迈斯特效应，这种离子特异性显然也和分子层面的电介质不连续性有关；再到Gouy与Chapman优化泊松–玻尔兹曼方程得到的GCSt模型对于以及与分子振动、转动动力学局域受限、离子空间分布局域受限的修正等。正如拉普拉斯压力气泡灾难，这个源于经典表面张力推导的气液界面附加压力，其推导过程需要满足分子相互作用力的一致性和连续性。

虽然到目前为止仍没有普遍认可的理论来解释这样过程，但可以预测纳米气泡的特殊稳定性应该与该分子尺度下“气液界面”中分子（尤其是液体分子）与体相相比不均与排布有关，而这种不均匀排布可能包括空间和时间上的不均（涨落）。

从现有的研究结果看，液体中局部过饱和应该是促进纳米气泡发生的条件，但具体是充分条件还是必要条件没有定论，谨慎倾向于必要条件。稳定纳米气泡的尺寸范围似乎与液体的表面张力直接相关，或者说与分子尺度下形成稳定纳米气泡时 “气液界面”中液体分子相互作用力的波动性（涨落）有关。

至少到目前为止，制备或发生纳米气泡的方式，无论从宏观上表现出来的途径或方式有多少差异，其本质都是通过在液体内部形成局部溶解气体过饱和过程。