北京大学工学院先进制造与机器人系吕鹏宇博士与德国科学院院士、荷兰皇家科学院院士、美国国家工程院外籍院士、荷兰屯特大学Detlef Lohse教授合作，在气泡相互作用方面取得了重要进展，研究成果以“Self-Propelled Detachment upon Coalescence of Surface Bubbles”为题，于近日发表在美国《物理评论快报》上（Phys. Rev. Lett. 127, 235501, 2021. )。吕鹏宇为本文第一作者。
源、催化等领域的大量电化学反应（例如电解水制氢、过氧化氢分解等）中都存在析气反应，在电极或催化剂表面生成大量气泡。气泡的积聚与覆盖，会极大减小表面与电解液的接触面积，降低反应速率和能量转换效率。如何促进气泡从表面脱离是设计高效电化学/催化过程的重要技术挑战之一。另外，气泡的脱离会扰动局部流场，增强对流，促进反应物到达催化剂表面，从而提高反应效率。因此，研究固体表面气泡生成演化的机制与气泡从表面脱离的规律，揭示气泡-气泡、气泡-基底相互作用机理具有重要的科学意义和工程价值。
该研究针对过氧化氢催化分解产生气泡的融合与脱离过程（见图），发现了气泡的融合可以加速气泡从表面脱离。相比于浮力诱导脱离的气泡，融合诱导脱离的气泡尺寸仅为前者的三分之一。这是由于相邻气泡的融合会释放表面能，其中一部分能量被气泡振荡过程中的粘性阻力耗散，余下部分能量转换成气泡从表面脱离的动能。该研究给出了气泡从表面脱离的临界尺寸，很好地预测了气泡融合与脱离的力学行为，为促进水解制氢等新能源技术的发展提供理论基础。
中国团队在气泡相互作用方面取得重要进展为促进水解制氢等新能源技术的发展提供理论基础.jpg
吕鹏宇长期从事流固界面演化规律及多尺度界面力学研究，并取得了一系列成果，发表在国际重要期刊（J. Fluid Mech. 899, A8, 2020; Phys Rev. Fluid 5, 124601, 2020; Phys. Fluids 32, 122111,2020; Phys. Fluids 29, 032001, 2017; Phys. Rev. Lett. 112, 196101, 2014, ESI高被引文章）。
