液體及固液接觸面之間普遍存在大小不同的氣泡，其在生產實際應用中具有重要的作用。按照氣泡直徑不同可分為大氣泡、微米氣泡、微納米氣泡、納米氣泡，其中直徑在0.1～50μm的微小氣泡稱為微納米氣泡。微納米氣泡的相關研究已經成為近些年研究的熱點。
1.微納米氣泡的特性
存在時間長
微納米氣泡由於自身體積很小，在水中所受浮力相應也很小，從而表現出上升緩慢的特性。此外，水分子一直處於流動狀態，微納米氣泡在水中上升的同時，還受到水分子運動的影響而左右運動，呈現曲線上升狀態。
微納米氣泡與普通氣泡在水中上升狀態
氣液傳質率高
液體中氣體的體積和直徑共同決定了氣液的比表面積，氣液的比表面積又決定了氣體的傳質效率。通過氣液界面的表面張力理論能夠發現，當氣泡的直徑變小時，其表面張力對其的影響將會變得越明顯。微納米氣泡相對於普通氣泡擁有更小的直徑，因此它受到其表面張力的影響更大並且在促使其收縮，同時逐漸增大氣泡的內部壓力。當微納米氣泡的收縮達到某一極限值時，氣泡內部的氣壓將會趨於無限大，這種自增壓效應會使微納米氣泡溶於水或者在水面處破裂消失。通過上述過程，可以使得水中的氣體溶解率達到一種過飽和的狀態，實現了氣液傳質，同時產生較好的傳質效率。
界面電位高
微納米氣泡的界面ζ電位表示由於氣泡表面吸附有電荷離子的雙電層而形成的電勢差，它是影響氣泡表面吸附性能的重要因素。當微納米氣泡在水中發生收縮時，存在於氣泡表面上的電荷離子，濃度將會迅速富集，使得微納米氣泡的界面電位迅速升高；微納米氣泡破裂之前，在其界面位置會產生很高的界面電位。
微納米氣泡界面雙電層示意圖
釋放自由基
微氣泡破裂瞬間，由於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能一下子釋放出來，此時可激發產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，其產生的超強氧化作用可降解水中正常條件下難以氧化分解的汙染物如苯酚等，實現對水質的淨化作用。
氣浮效果好
氣體的氣浮功能是指將氣泡通入混有其他相的液體中，利用氣泡具有的吸附性使其吸附在其他相表面，從而增大其他相在液體中的浮力，使其浮在液體表面，實現與液體分離的目的。因此氣泡的吸附性能越好，則氣浮效果越好，而氣泡的吸附性能取決於其直徑的大小。氣泡的直徑越小則其表面的電位越高，因此更容易吸附於液體中其他相的表面，使其與液體分離。
2.微納米氣泡的產生原理
氣液二相流體混合/剪斷方式
該方式通過水泵將氣體（大氣泡）捲入渦流水流，然後使渦流崩潰來壓碎氣泡，再通過出口噴嘴以微米氣泡形式放出。
氣液二相流體混合/剪斷方式
加壓減壓方式
加壓減壓方式是指通過加壓的方式在水體中形成過飽和狀態。之後通過減壓的方式釋放溶解的氣體，形成微納米氣泡。
加壓減壓方式
射流曝氣方式
該方式主要通過射流曝氣器生成微納米氣泡。射流曝氣器的噴嘴直徑小，水流速度大，水流在進入氣室後可形成局部真空。此時，氣體可通過吸氣管進入氣室，與水流混合。通過混合管和擴散管後，在水中形成微納米氣泡。
典型射流曝氣器構造
細孔方式
該方式是將壓縮空氣通過微孔板，利用微孔將氣體切割成細小氣泡。
細孔方式
超聲波方式
該方式通過超聲空化的方式，使得液體由於壓力的突然變化而產生氣泡的爆發和潰陷，在水體中形成氣泡。
超聲波方式產生氣泡
加入界面活性劑的旋轉切割法
在水體中添加界面活性劑，使用高速旋轉（可達4000rpm）的圓盤在水中旋轉，形成微納米氣泡。
旋轉切割法
3.微納米氣泡的應用
在水處理方面的應用
微納米氣泡具有優秀的增氧能力、良好的氣浮效果和強氧化性，可用於處理水中的有機物、氮磷以及有毒有害物質等，進而有效地改善水體水質。在水體增氧、強化臭氧化、氣浮、增強生物活性等方面具有廣泛應用。
在種植業方面的應用
微納米氣泡技術廣泛地應用於養殖、水稻、無土栽培、促進種子發芽及增強水活性等農業領域。
在醫學方面的應用
在醫學方面，利用氧氣微納米氣泡可以在給機體供氧的同時將藥物直接送達病變部位，從而實現對病變部位直接治療，減少手術的次數，使機體快速康復。
在船舶運動減阻中的應用
通過在船體表面覆蓋一層微納氣泡，可以變船體表面與水之間的摩擦為氣體與水的摩擦阻，從而減小船舶航行阻力，提高航行速度。
在精密化學反應中的應用
微氣泡在精密化學反應中主要首先通過微氣泡包裹或隔離反應原料，繼而通入微管道或微容腔內使被氣泡隔離的反應物相接觸，在催化劑或超聲波作用下發生化學反應。通過控制氣泡的大小則能高精度的控制參與反應的原料多少，從而精密的控制化學反應的進程。
小結
目前，微納米氣泡已經得到了廣泛的關注和研究，溶氣析出氣泡、引氣製造氣泡、電解析出氣泡，超聲波、化學反應、微管道、高溫等微納米氣泡發生原理等也得到研究和發展。微納米氣泡憑藉其獨有的特性在化工、環境和醫學、農業等方面具有良好的應用前景。