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 мира 2010

Ругательства значительно увеличивают болевой порог, учащение пульса и снижение восприятия боли. Наблюдаемый эффект уменьшения боли (hypoalgesic effect), возникающий из-за ругани, индуцирует реакцию борьбы и сводит на нет связь страх боли - восприятие боли
подробнее

Шнобелевская премия 2024 по физике

Изучены движения мертвой форели, буксируемой за цилиндром, чтобы получить представление о вкладе пассивной, волнообразной деформации тела рыбы. Когда мертвую форель буксировали со скоростью 3,5 л/с ее движения были очень похожи на движения живой форели
подробнее

Источник - пресса

Шнобель Процедура Пресса Анналы Архив Статьи Шнобелист