[发明专利]用微纳探针电解生成单一尺寸微纳气泡的装置

说明书

技术领域

本发明涉及微纳米气泡发生装置，尤其涉及一种用微纳探针电解生成单一尺寸微纳气泡的装置。

背景技术

随着微纳米技术的发展，在材料制造、生物制药、水净化、科学研究等领域，微纳米气泡得到越来越广泛的应用。特别是在材料制造，生物制药，科学研究等领域对微纳米气泡的尺寸有严格要求，需要微纳米气泡的尺寸单一并且大小可控。现有的微纳米气泡发生装置，使用泵等附属机构对气液进行混合，从而获得含有大量不同尺寸的气泡的气液混合物。这种气泡的产生方式不能满足材料制造，生物制药，科学研究等领域对尺寸单一、大小可控的微纳米气泡的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用微纳探针电解生成单一尺寸微纳气泡的装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明包括电解槽、阴电极、微纳探针、阳电极和电解电源；阴电极和阳电极在电解槽内平行放置，分别通过导线与电解槽外部的电解电源的负极和正极相连接，作为导电的微纳探针垂直安装在阴电极上，阴电极和阳电极之间充满电解液。

所述的微纳探针的针尖尖端直径为20纳米到100微米。

所述的电解液为水、水与酒精的混合物或水与甘油的混合物。

本发明与背景技术相比具有的有益效果是：

本发明用微纳探针电解生成单一尺寸微纳气泡的装置生成的气泡尺寸单一、大小可控，可满足材料制造，生物制药，科学研究等领域对尺寸单一、大小可控的微纳米气泡的需求。

附图说明

图1是本发明的结构原理示意图。

图2是本发明的结构原理示意图中微纳探针针尖区域的放大图。

图中：1、电解槽，2、阴电极，3、微纳探针，4、微纳探针针尖区域，5、微纳米气泡，6、电解液，7、阳电极，8、电解电源，9、导线，10、针尖表面气泡。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1、图2所示，包括电解槽1、阴电极2、微纳探针3、阳电极7和电解电源8；阴电极2和阳电极7在电解槽1内平行放置，分别通过导线9与电解槽1外部的电解电源8的负极和正极相连接，作为导电的微纳探针3垂直安装在阴电极2上，阴电极2和阳电极7之间充满电解液6。

所述的微纳探针3的针尖尖端直径为20纳米到100微米。

所述的电解液6为水、水与酒精的混合物或水与甘油的混合物。

如图1所示，在电解电源8电压U的作用下，电解液6被电解，电解液6中的水在阴电极2发生还原反应，生成氢气，在阳电极7发生氧化反应，生成氧气。由于微纳探针3针尖的尖端效应，在电压U作用下，微纳探针3针尖区域产生的电场强度远大于其他区域，使得电解液6中的水优先在微纳探针3针尖发生电解还原反应，生成氢气。

如图2所示，在微纳探针针尖区域4中，微纳探针3针尖电解生成的氢气附着在针尖上形成针尖表面气泡10。由于针尖表面气泡10在阴极生成，其表面带负电荷。随着电解过程的进行，针尖表面气泡10逐渐长大，其表面负电荷逐步累积，气泡所受的电场力F也越来越大。当针尖表面气泡10所受的电场力F超过其在针尖上的吸附力时，针尖表面气泡10脱离微纳探针3形成单个微纳米气泡5，同时新的气泡在微纳探针3针尖表面开始生长。如此循环往复，则可得到一组尺寸一致的微纳米气泡5。

通过改变电解液6配比成分、微纳探针3针尖大小和电解电压U，可以获得直径在600纳米到100微米之间的一组尺寸一致的微纳米气泡5。