Seifenblasen; Gasmurmeln auf Wasserbasis; und Wasser-Glycerin-Gasmurmeln. (Roux et. al., Phys. Rev. Fluids, 2022) Wenn Sie an das Wort „vergänglich“ denken, denken viele Menschen sofort an eine Seifenblase: zart, wunderschön und im Handumdrehen (oder vielleicht auch in wenigen Augenblicken) verschwunden.
Jetzt hat ein Team von Physikern unter der Leitung von Aymeric Roux von der Universität Lille in Frankreich diesem Klischee getrotzt und eine Blase geschaffen, die ihre Form rekordverdächtige 465 Tage lang beibehielt.
Obwohl es vielleicht nicht so hübsch ist wie das schimmernde, wechselnde Schillern von Seifenblasen , die Kreation des Teams, hergestellt mit Hilfe von Glycerin (auch bekannt als Glycerin ) könnte Wissenschaftlern dabei helfen, neue Materialien wie Schäume und Filme zu entwickeln.
„Wir zeigen, dass das Bedecken einer Blasenwasserhülle mit Mikropartikeln die durch Schwerkraft verursachte Entwässerung hemmt und dass die weitere Zugabe von Glycerin zu einem stabilen Zustand führt, in dem die Verdunstung von Wasser durch die Hygroskopizität von Glycerin ausgeglichen wird, das in der Umgebungsluft enthaltene Wassermoleküle absorbiert.“ Sie schreiben in ihre Arbeit .
„Dies führt zu Blasen, die in einer Standardatmosphäre mehr als ein Jahr lang ihre Integrität behalten können, ohne dass sich ihr Radius wesentlich verändert.“
Im Allgemeinen gibt es drei Dinge, die zur kurzen Lebensdauer einer Blase in einer atmosphärischen Umgebung beitragen. Durch die Schwerkraft kann Material aus der Blasenmembran abfließen; Verdunstung kann die Menge der vorhandenen Flüssigkeit verringern; und die bloße Anwesenheit von winzige Kerne in der Luft kann das Ganze destabilisieren.
Um zu sehen, ob sie die Lebensdauer der Blase verlängern könnten, griff das Team auf eine aktuelle Erfindung namens „ Gasmurmeln '. Dabei handelt es sich um Gasblasen, deren Hülle aus flüssigen und teilweise benetzenden Partikeln besteht, die von Umgebungsgas umgeben sind.
Die Partikel, meist eine Art Polymer oder Kunststoff, sorgen dafür, dass die Murmeln auch bei Berührung ihre strukturelle Integrität bewahren.
Roux und Kollegen wollten herausfinden, ob es ihnen gelingt, eine Gasmurmel über einen langen Zeitraum intakt zu halten, also experimentierten sie mit verschiedenen Arten von Blasen. Als Vergleichspunkt wurden Seifenblasen einbezogen, außerdem konstruierte das Team daraus Gasmurmeln Nylonpartikel und Wasser sowie Nylonpartikel und eine Mischung aus Wasser und Glycerin.
Die Seifenblasen hielten natürlich nicht lange an, nicht länger als eine Minute. Die wasserbasierten Gasmurmeln schnitten besser ab und überlebten zwischen 6 und 60 Minuten.
Die Glycerin-Wasser-Murmeln hingegen überlebten eine spektakulär lange Zeit, mehr als 101 Tage, wobei die längste sogar satte 465 Tage hielt.
Das Team stellt fest, dass dies auf die Zugabe von Glycerin zurückzuführen ist. Bei diesem Stoff handelt es sich um ein hygroskopisches Material, das heißt, es nimmt leicht und problemlos Feuchtigkeit aus seiner Umgebung bzw. der Atmosphäre auf.
Die Nylonpartikel verhindern, dass die Blasenmembran durch die Schwerkraft abfließt; Das Glycerin nimmt Feuchtigkeit aus der Atmosphäre auf und füllt die verdunstete Feuchtigkeit wieder auf. Wenn diese beiden Phänomene neutralisiert werden, wird die Blase auch immun gegen das Platzen durch die lästigen Gaskerne, die in der Luft umherwirbeln.
Dadurch konnte die Blase ihre Struktur über so lange Zeiträume beibehalten.
„Wir haben gezeigt, dass Luftblasen, die ihre Integrität länger als ein Jahr behalten, auf einfache Weise erzeugt werden können, indem Tenside durch teilweise benetzende Partikel und Wasser durch ein Wasser/Glycerin-Gemisch ersetzt werden.“ schreiben die Forscher .
Das Team erstellte außerdem ein detailliertes Modell der Materialeigenschaften und nutzte dieses Modell, um andere Strukturen zu erstellen, beispielsweise eine über einen Metallrahmen gespannte Pyramide, indem es in das Material getaucht und langsam herausgehoben wurde. Mindestens eine der Pyramiden, die das Team geschaffen hat, überlebte zum Zeitpunkt der Erstellung des Artikels 378 Tage.
Diese bemerkenswerten Erfolge deuten darauf hin, dass aus diesem Materialmix eine völlig neue Klasse von Objekten entstehen könnte, stellen die Forscher fest – mit physikalischen und chemischen Eigenschaften, die wir noch entdecken müssen.
Die Forschung wurde veröffentlicht in Flüssigkeiten zur körperlichen Untersuchung .