閒閒沒事的科學家,製造出超過一年都不破的泡泡

作者 | 發布日期 2022 年 01 月 22 日 13:25 | 分類 自然科學 Telegram share ! follow us in feedly


只要玩過吹泡泡都知道泡泡相當脆弱,不用戳也會自己啵一聲破掉,轉瞬即逝就是它們的代名詞。但法國里爾大學一群物理學家最近打破了泡泡既定印象,創造出空氣中維持形狀不破的泡泡長達 465 天。因不確定這項研究成果最終有什麼應用,只能說這群科學家還挺閒的。

一般來說,大氣環境有 3 件事會導致泡泡轉瞬即破,第一:重力將氣泡膜中的物質排出;第二:隨著液體蒸發減少,氣泡壁跟著變薄;第三 :空氣中微小原子核的存在破壞泡泡穩定性。

氣泡背後機制總是令物理學家著迷,2016 年科學家建立了一個理論模型,試圖釐清肥皂泡泡形成的確切機制,發氣泡僅會在一定速度以上形成,而這又取決於吹泡泡氣流的寬度。

2017 年,法國物理學家發現由塑膠微粒製成的殼可以在很小體積內儲存加壓氣體,就像不會破的泡泡,物理學家將這種氣泡稱為氣體彈珠。

2018 年,紐約大學應用數學實驗室的數學家根據一系列薄肥皂膜實驗,帶來吹出完美氣泡的方法:使用周長 3.8 公分的圓孔管子並以每秒 6.9 公分的速度吹氣。若吹氣速度超過上述,則氣泡會破裂。

到 2020 年,物理學家還確定了產生巨大、不易破裂氣泡的關鍵,在於混合不同鏈長聚合物,由於聚合物鏈像毛線一樣纏繞難以分開,若組合正確,則聚合物可以讓肥皂泡泡膜到達「甜蜜點」,此時它既黏稠又富有彈性。

現在,法國里爾大學團隊決定探索氣體彈珠的壽命可以多長。他們實驗 3 種氣泡:肥皂泡、用水製成的氣體彈珠、以及用水和甘油製成的氣體彈珠。正如預期那般,肥皂泡約 1 分鐘便破掉,然而水/甘油氣體彈珠的壽命依據比例不同,可於空氣中維持 101~465 天。

讓水/甘油氣體彈珠長時間穩定結構的原因之一在於甘油是吸水材料,能從周圍環境或大氣中吸收水分,避免泡泡乾裂,而填充了尼龍顆粒的外殼可以防止重力將氣泡膜中的物質排出。

該實驗結果說明我們可以從這種材料混合創造出其他全新物體,後者具有我們尚未發現的物理與化學特性。然而實際用途?研究團隊並沒有介紹,倒是其他科學家提出或許可應用噴霧藥劑。

新論文發表在《物理評論流體》(Physical Review Fluids)期刊。

(首圖來源:pixabay