Вечные пузырьки устойчивые к испарению

Мыльные пузыри, по сути своей, хрупки и эфемерны

Эмерик Ру (Aymeric Roux), Алексис Дюшен (Alexis Duchesne), Майкл Бодуа (Michael Baudoin), Политехнический университет О-де-Франс, "Вечные пузырьки и жидкие пленки, устойчивые к дренажу, испарению и взрыву, вызванному ядрами", "Физический обзор жидкости", 7, 18 января 2022. Почему мыльные пузыри лопаются? Из-за осушения поверхности, испарения жидкости, утончения оболочки. На это требуется всего минута, или чуть больше.

Можно добавить поверхностно-активные вещества. Они стабилизируют тонкие пленки и значительно увеличивают продолжительност жизни пузырьков - до целых 9 минут. Добавление частично смачивающих частиц к границам раздела жидкость/воздух повышает устойчивость к механическим воздействиям. Когда капли и пузырьки покрываются таким составным интерфейсом, возникают некоторые необычные свойства. Нелипкие капли, так называемые жидкие шарики, способные катиться по твердым поверхностям. «Бронированные пузырьки» в жидкости, устойчивой к растворению, они могут поддерживать метастабильные несферические формы. Наконец, «газовые шарики» (пузырьки воздуха), поддерживающие значительное положительное и отрицательное относительное давление. Но все это лишь капля в море.

Авторы разработали технологию создания вечных пузырей. Они показывают, что покрытие пузырьковой водной оболочки микрочастицами препятствует гравитационному осушению. Но этого мало. К стабильному состоянию ведет добавка глицерина. Дренаж воды компенсирует поглощение глицерином влаги из воздуха. С одной стороны жидкость уходит, но с другой стороны прибывает влага. Пузырьки живут не менее нескольких месяцев в стандартной атмосфере. Эти пузырьки до сих пор находятся в лаборатории, через 101 день после их синтеза (на время написания статьи). Композитный материал может быть использован для создания жидких пленок различной формы, которые также сохраняют свою целостность.

Специалисты изучали изменение массы и срок службы шариков водяного газа при различной влажности окружающей среды. Газовые шарики радиусом 5 мм производятся с помощью следующего простого процесса: сначала некоторые частично смачивающие частицы (частицы полиамида-11, средний радиус 80 мкм), растекаются по поверхности водно-жидкостной ванны, образуя застрявший зернистый плот. Во-вторых, контролируемый объем воздуха вводят с помощью шприца под гранулированный плот, что приводит к образованию пузырьков воздуха сферической купольной формы, верхняя граница которых покрыта частицами. В-третьих, пузырек подталкивают ложкой к окружающему его плоту частиц и заставляют перекатываться его по этому плоту, покрывая всю его поверхность частицами. Наконец, поскольку частицы на поверхности пузырька и оставшиеся на плоту препятствуют контакту между жидкой ванной и жидкой пленкой, пузырек можно безопасно извлечь ложкой и поместить на гидрофобную (тефлон) или супергидрофобную (наностолбик) подложку. Получаются такие мраморные газовые шарики, потому, что белые.

Эволюция газовой мраморной массы отслеживаются с помощью высокоточных весов FAS224 Fisherbrand и камеры Nikon D850 с 25-мм ультрамакрообъективом Laowa со скоростью 2 кадра в минуту. Относительная влажность измеряется гигрометром A+life TH1818. Для получения «вечных» пузырей, т. е. пузырей с очень длительным временем жизни (превышающим, по крайней мере, несколько месяцев в стандартной атмосфере), дополнительно нейтрализуют испарение жидкости, содержащейся в оболочке пузыря - добавляют в воду глицерин. Он попадает на пузыри и обеспечивает долгожительство, поглощая жидкость, препятствуя испарению.

Ученые дополнительно изучили судьбу газовых мраморов в зависимости от исходного отношения масс глицерина и относительной влажности. Важным элементом для понимания этих результатов является то, что когда смесь вода/глицерин находится в контакте с воздухом относительной влажностью h, она будет стремиться к равновесному массовому соотношению глицерина. Газовый шарик эволюционирует в сторону стабильного равновесного состояния (вечных пузырей). Однако, когда исходное массовое отношение глицерина слишком далеко от этого равновесного значения, газовый шарик будет систематически разрываться. Мыльные пузыри, по сути своей, наивны, хрупки и эфемерны. Обычные пузыри, а сколько в них интересного - заключает Майкл Бодуа.

29.01.2022

Комментарий:

Шнобелевская премия 2006 по физике

Базиль Одоли и Себастьен Нойкирх из французского университета Пьера и Марии Кюри изучали дробление стержней при образовании каскадных трещин. Их исследование объясняет, почему сухие макароны (спагетти) при сгибании всегда ломаются более чем на две части
подробнее

Шнобелевская премия 2004 по биологии

Специалисты из Канады, Шотландии, Дании, Швеция, опубликовали работу - Звуки производимые сельдью при освобождении пузыря. Характерный звук производимый селедкой во время выброса газа можно обозначить как пульсирующий стрекот. Селедка общается пуканием
подробнее

Источник - пресса

Шнобель Процедура Пресса Анналы Архив Статьи Шнобелист