只要有足够的耐心和技巧,你就可以让肥皂泡长到巨大的尺寸。 在其最大的时候,表面积接近100平方米(超过 1,000 平方英尺),这些球体可以变得足够大,可以将整辆汽车固定在它们脆弱的手中。
当气泡被拉伸到极限长度时,其微观薄壁将开始像彩虹一样闪闪发光,这就提出了一个问题:厚度只有几微米、大致与光波长一样宽的东西如何能够存在而不爆炸?
经过一年多的研究,埃默里大学的物理学家已经弄清楚了是什么让完美的巨大气泡如此稳定。
他们说,气泡混合物的绝对“金发姑娘”是一种具有一点伸展性的气泡混合物,允许流体稍微流动,但又不会流动太多而导致失控。
“我们基本上开始制造气泡并戳破它们,并记录该过程的速度和动态,”说物理学家贾斯汀·伯顿。
“关注流体最剧烈的时刻可以告诉你很多关于它的基本物理原理的信息。”
(埃尔瓦·艾蒂安/时刻/盖蒂图片社)
一次又一次,最好的气泡来自于水和肥皂的溶液,其中还含有聚合物——一种具有长链重复分子的物质,通常存在于润滑剂中。
这与团队在咨询客户时发现的建议相同肥皂泡维基,一个为试图创造“完美泡泡”的“泡泡者”提供的在线资源。
考虑到这些建议,物理学家能够验证该在线社区已经使用的一些技术。
伯顿说,由于长链缠结在一起,聚合物可以像肥皂溶液中的“毛球”一样,阻止墙壁破裂。
作者还完全错误地发现,如果聚合物线的长度变化更大,气泡就会更坚固。 使用稍微老化的润滑剂,其中分子链已经开始不同程度地降解,作者注意到它们产生了更好的气泡。
“不同尺寸的聚合物比单一尺寸的聚合物更加缠结,从而增强了薄膜的弹性,”解释伯顿。
“这是一项基础物理学发现。”
很难说谁更痴迷于泡沫,物理学家还是儿童。 几十年来,研究人员不断吹出一个又一个的气泡,希望弄清楚潜在的流体动力学到底是如何运作的。
例如,在超低温下,专家们已经成立由于球体的不同部分在不同时间冻结,肥皂泡变成了微小的雪球。
像这样的调查甚至使我们能够描述反气泡的迷人特性,它们是被气体包围的液滴,而不是相反。
“流体动力学过程在视觉上非常美丽,它们在我们的星球上无处不在,”说伯顿,“从水滴和气泡的形成和破裂到飞机的空气动力学和世界海洋的深海翻转。”
了解这些小球如何在根本上发挥作用可以帮助我们改善工业管道中的石油流动,或者使我们能够清理溪流和河流中的泡沫污染。 在一个充满水的世界里,有无限的可能性。
“与所有基础研究一样,你必须遵循你的直觉和内心,”伯顿说。
“有时你的泡沫会破裂,但在这种情况下,我们发现了一些有趣的东西。”
在上面的视频中可以找到该团队制作巨大气泡的配方,如下所示:
将半茶匙瓜尔豆粉与三汤匙外用酒精混合。 将团块混匀,与 940 毫升水混合,然后轻轻搅拌 10 分钟。
静置几分钟,让瓜尔胶水合,然后搅拌直至变稠。 加入半茶匙发酵粉,然后加入三汤匙洗涤剂。 混合时请小心保持泡沫减少。 用纤维材料制作一根大泡泡棒,然后疯狂吧!
该研究发表于物理复习液。