マイクロバブル

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マイクロバブル は微細な気泡の事。直径 50μm 以下の気泡になると、通常の気泡とは、異なった性質が現れる。

左がマイクロバブル水、右が比較用の水

[編集] 生成法

加圧減圧法: 高圧下で気体を大量に溶解させ、減圧により再気泡化する手法。
気液せん断法: 渦流（毎秒400～600回転）を作って、この中に気体を巻き込み、ファン等により切断・粉砕させ発生させる手法。

[編集] 分類

低濃度型: 直径が 30μm 付近に分布のピークがあり、気泡濃度としては数百個/mL 程度。見た目は水が少し曇った状態になる。
高濃度型: 10μm 付近に気泡分布のピークがあり、気泡個数は数千個/mL 以上。見た目は牛乳のような状態。

[編集] マイクロバブルの特性

上昇速度: 通常の気泡は、急激に水液中を上昇し最終的に液面で破裂する。しかし、マイクロバブルは気泡体積が微細であるため、上昇速度が遅く長い間、水液中に滞在し続ける。例えば、直径10μｍの気泡は一分間に 3 mm 程度の上昇しかない。マイクロバブルの上昇速度はストークスの式で示される。
自己加圧効果: 界面は気相と液相、液相と液相、液相と固相、固相と固相の二相間で形成される。この界面間で界面張力により加圧が発じる。この界面張力はヤングラプラスの式で導かれ、気泡の大きさに反比例して気泡に加わる圧力が高まる。このため、微細気泡は圧力により一層小さくになり、さらに圧力が高まる。理論上、無限の圧力が生じる。また、加圧効果により効果的に気体が水中に溶解する（ヘンリーの法則）。
表面電位特性: マイクロバブルはコロイドとしての側面があり、負に帯電をしている。このため、マイクロバブル同士は反発し合う。この性質のため、マイクロバブル同士の結合がなく、気泡濃度が減ることがない。
自己圧壊: マイクロバブルの自己圧壊作用により、水や窒素などが分解されラジカルが生成される。生成メカニズムに関しては、諸説あり未だ決着が着いていない。

[編集] マイクロバブルの応用

造影剤: 微小気泡の造影剤は、毛細血管も容易に通過でき副作用の心配性が低い。
マイクロバブルオゾン: 難溶解性であるオゾンでマイクロバブルを作ることにより、水中に溶解させる。これによって、水中のウイルスや雑菌などの殺菌を行う。残存性のない強力な殺菌が行える。
船舶への応用: 船体と海水の間に、マイクロバブルを流すことにより、船体への摩擦抵抗を減らし省エネルギー化を行う。