世界上最长寿的泡泡:加点东西,生命延长到465天( 二 )


然而 , 大多数泡泡在标准大气中几分钟内就会破裂 。 随着时间的推移 , 液体会在重力的作用下向下流动 , 同时 , 液体成分慢慢蒸发 , 泡泡的「壁」变得越来越薄 , 泡泡中的小气泡结合成更大的气泡 。 这两种效果的结合叫做「coarsening」 。 添加某种表面活性剂可以增强薄膜壁 , 从而防止表面张力将泡泡撕破 。 但最终 , 泡泡还是会破 。
2017年 , 法国物理学家发现 , 一个由塑料微球制成的球壳可以在微小的体积内储存加压气体 。 物理学家称这种物体为「气体弹珠」 。 这些气体弹珠与所谓的液体弹珠有关 , 后者是一种涂有微小的、排斥液体的小珠的液滴 , 这些小珠可以在固体表面滚动而不会破裂 。 虽然气体弹珠的机械特性已经是几项研究的主题 , 但是还没有人进行实验来探索这种弹珠的寿命 。
所以法国里尔大学的AymericRoux和他的几个同事决定填补这项空白 。 他们用三种不同的泡泡做实验:标准肥皂泡、用水制成的气体弹珠和用水和甘油制成的气体弹珠 。
为了制造他们的气体弹珠 , Roux等人将塑料颗粒散布在水浴器的表面 , 这些颗粒挤在一起形成了一个颗粒筏 。 然后 , 研究人员用注射器从颗粒筏正下方注入一点空气 , 形成气泡 , 并用勺子将气泡推到筏上 , 直到每个气泡的整个表面都涂上塑料颗粒 。
正如预期的那样 , 标准肥皂泡在一分钟左右就破裂了 。 但Roux等人发现 , 塑料颗粒涂层显著减缓了水基气体弹珠的排水过程 , 后者在6至60分钟之间塌陷 。 为了进一步延长泡泡的寿命 , 研究人员还需要减缓蒸发过程 。
所以 , 他们在水中加入了甘油 。 作者表示 , 甘油具有高浓度的羟基 , 而羟基又与水分子有很强的亲和力 , 产生很强的氢键 。 所以甘油更能从空气中吸收水分 , 从而补偿蒸发 。 水/甘油气体弹珠的持续时间要长得多:从5周到465天 , 这使得研究人员能够确定水与甘油的最佳比例——这是「长寿」气体弹珠的完美配方 。
世界上最长寿的泡泡:加点东西,生命延长到465天
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此外 , 研究者不止能造出圆圆的泡泡 , 还可以造出结实的复合液体薄膜 , 并通过将金属框浸入覆盖有一层密集塑料颗粒的液体表面下 , 将它们塑造成不同的样子 。 当金属框被慢慢地举回表面时 , 这个框捕捉到了粒子包裹的薄膜 。 最值得注意的是 , Roux等人能够用水/甘油液体薄膜构建3D锥体 , 而且这个锥体已经持续了300多天(目前还没破) 。
世界上最长寿的泡泡:加点东西,生命延长到465天
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附着在金属框上的液体膜的寿命 。 左:水平框架;右:锥体框架 。
世界上最长寿的泡泡:加点东西,生命延长到465天】参考链接:https://arstechnica.com/science/2022/01/physicists-have-created-everlasting-bubbles/