物理学家刚刚打破了一项记录,让气泡保持一年多完好无损
肥皂泡; 水基气弹珠; 和水-甘油气体弹珠。 (Roux 等人,Phys. Rev. Fluids,2022)
当你想到“转瞬即逝”这个词时,很多人会立即联想到肥皂泡的形象:精致、华丽,转眼间(或者可能是几个)就消失了。
现在,由法国里尔大学艾默里克·鲁 (Aymeric Roux) 领导的物理学家团队打破了这种陈词滥调,创造了一个能够保持形状长达 465 天的泡沫,创下了纪录。
虽然也许不如闪烁、变化的虹彩那么美丽肥皂泡,该团队的创作是在甘油(也称为甘油)可以帮助科学家开发新材料,例如泡沫和薄膜。
“我们表明,用微粒覆盖气泡水壳可以抑制重力引起的排水,并且进一步添加甘油会导致稳定状态,其中水的蒸发被甘油的吸湿性所平衡,甘油吸收环境空气中含有的水分子,”他们在论文中写道。
“这使得气泡可以在标准大气中保持其完整性一年以上,并且其半径没有显着变化。”
一般来说,大气环境中气泡寿命较短的原因有以下三点。 重力可以将材料从气泡膜中排出; 蒸发会减少存在的液体量; 以及的存在空气中的微小原子核可能会破坏整个事情的稳定。
为了看看是否可以延长气泡的寿命,研究小组转向了一项名为“气体弹珠“。这些气泡的外壳由液体和部分润湿的颗粒组成,周围环绕着周围的气体。
这些颗粒通常是一种聚合物或塑料,即使在触摸时,大理石也能保持结构完整性。
Roux和同事想看看是否能让气体弹珠在很长一段时间内保持完好无损,因此他们对不同种类的气泡进行了实验。 肥皂泡被作为比较点,该团队还构建了气体弹珠尼龙颗粒和水、尼龙颗粒以及水和甘油的混合物。
肥皂泡自然不会持续太久? 不超过一分钟。 水基气体弹珠表现更好,存活时间在 6 到 60 分钟之间。
另一方面,甘油水弹珠的保存时间非常长,超过 101 天,最长的保存时间高达 465 天。
研究小组指出,这是添加甘油的结果。 这种物质是吸湿性物质吗? 也就是说,它很容易从周围环境或大气中吸收水分。
尼龙颗粒可防止气泡膜因重力而流失; 甘油从大气中吸收水分,补充蒸发掉的水分。 当这两种现象被中和时,气泡也不会被空气中那些令人讨厌的气体核爆破。
这就是泡沫能够长期维持其结构的原因。
“我们已经证明,通过用部分润湿的颗粒代替表面活性剂,用水/甘油混合物代替水,可以以简单的方式产生保持完整性一年以上的气泡,”研究人员写道。
该团队还构建了该材料特性的详细模型,并使用该模型来创建其他结构,例如通过将其浸入材料中并慢慢将其提起,在金属框架上拉伸的金字塔。 在他们撰写论文时,该团队创建的金字塔至少有一座存活了 378 天。
研究人员指出,这些非凡的成就表明可以用这种材料混合创造出全新的物体类别? 具有我们尚未发现的物理和化学性质。
该研究发表于物理复习液。