پلیمرها فیزیک راز بزرگ حباب صابون

مخلوط مولکولی مختلف اندازه پلیمرها در یک راه حل را افزایش می دهد توانایی از یک فیلم نازک به کشش را بدون شکستن, بر اساس یک مطالعه جدید.

محققان با الهام از نوازندگان خیابانی ساخت غول پیکر حباب های صابون را به خود مکانیک سیالات کشف.

این یافته ها می تواند به طور بالقوه منجر به بهبود فرآیندهای مانند جریان روغن از طریق لوله های صنعتی و ترخیص کالا از آلاینده فوم در نهرها و رودخانه ها. نتایج همچنین برگزاری مفاهیم حیاط خلوت دمیدن حباب علاقه مندان است.

“این قطعا مطالعه قرار می دهد سرگرم کننده به اساسی علم می گوید:” نویسنده ارشد جاستین برتون استادیار فیزیک در دانشگاه اموری.

های غول پیکر حباب های صابون و چسبناک فیلم

دینامیک سیالات یکی از تمرکز برتون آزمایشگاه. “فرآیندهای دینامیک سیالات بصری زیبا و آنها در همه جا در سیاره ما از شکل گیری و فروپاشی قطرات و حباب به آیرودینامیک هواپیما و در اعماق دریا واژگون از اقیانوس های جهان,” او می گوید.

در حالی که برتون در بارسلونا برای یک کنفرانس چند سال پیش از او اتفاق افتاده است برای دیدن نوازندگان خیابانی ساخت حباب های بزرگ با استفاده از محلول صابون و ضخیم پنبه رشته است.

“این حباب در مورد قطر حولا هوپ و به اندازه یک ماشین با طول بلند” او به یاد می آورد. “آنها همچنین با تغییر رنگ از قرمز به سبز مایل به تن در سطح خود است.”

این اثر رنگین کمان را نشان می دهد که یک فیلم را با ضخامت قابل مقایسه با طول موج نور یا فقط چند میکرون او توضیح می دهد.

مشاهده عملکرد موجب فیزیک سوال در برتون ذهن: چگونه می تواند مانند یک فیلم نازک میکروسکوپی حفظ یکپارچگی خود را بیش از چنین فاصله زیادی بدون شکستن ؟ او شروع به بررسی هر دو در حیاط خلوت خود و در آزمایشگاه خود را.

تلاش برای کامل غول پیکر حباب صابون

به عنوان برتون تحقیق حباب دستور العمل های او در سراسر صابون حباب ویکی یک آنلاین, پروژه منبع باز است. ویکی متحده که هدف آن کمک به “bubblers” ایجاد “کامل حباب” با جدا کردن واقعیت از عامه در مورد حباب صابون-ساخت دستور العمل ها و مواد تشکیل دهنده.

در علاوه بر این به آب و مایع ظرفشویی ، صابون حباب ویکی دستور معمولا شامل یک پلیمر—یک ماده ساخته شده از زنجیره طولانی از تکرار مولکول. شایع ترین پلیمرها در دستور شد و طبیعی گوار یک پودر استفاده به عنوان یک افزودنی در برخی از مواد غذایی یا صنعتی پلی اتیلن گلیکول (PEO) یک روان کننده استفاده می شود در برخی از داروها.

با ویکی توصیه های هدایت او را برتون انجام آزمایش های آزمایشگاهی همراه با دو دانش آموز نویسندگان که از آنجا فارغ التحصیل شد.

“ما در واقع شروع به ساخت حباب و ظاهر آنها و ثبت سرعت و پویایی است که روند” برتون می گوید. “تمرکز بر روی یک مایع در آن خشن ترین لحظات می تواند به شما مقدار زیادی در مورد آن در زمینه فیزیک است.”

فیلمهای صابون جذب نور مادون قرمز به طوری که محققان درخشید آن را از طریق حباب ها برای اندازه گیری ضخامت فیلم. آنها همچنین اندازه گیری وزن مولکولی مختلف پلیمرها با استفاده از آنها در حباب دستور العمل های. و به آنها اجازه دهید کشش گرانش قطرات مختلف صابون فیلم کردن نازل به منظور اندازه گیری چه مدت و در نتیجه موضوع از مایع می تواند کشش بین نازل و قطرات قبل از شکستن.

نتایج نشان داد که پلیمر بودند که عنصر کلیدی برای ساخت عظیم حباب. طولانی فیبری رشته پلیمر فعال کردن حباب به جریان هموار و کشش بیشتر بدون ظاهر.

“پلیمر رشته گرفتار چیزی شبیه به یک hairball تشکیل دیگر رشته های که نمی خواهید برای شکستن از هم جدا” برتون توضیح می دهد. “در سمت راست ترکیب یک پلیمر اجازه می دهد تا یک صابون فیلم برای رسیدن به یک نقطه شیرین که چسبناک بلکه چسبناک نه فقط خیلی چسبناک است که در آن ریپ از هم جدا است.”

پلیمرهای مورد نیاز

کار تایید آنچه که بسیاری از کارشناس “bubblers” در حال حاضر نمیفهمد—خوب غول پیکر حباب صابون دستور باید شامل یک پلیمر است.

“ما در فیزیک تا توضیح دهد که چرا و چگونه پلیمر می تواند به یک مایع فیلم کشش تا آنجا که 100 متر مربع بدون شکستن” برتون می گوید.

فیزیکدانان همچنین نشان داد که تغییر مولکولی اندازه از پلیمرهای تقویت می کند صابون فیلم. که اتفاق افتاده کشف شده توسط حادثه.

پژوهشگران مشغول به کار در این پروژه برای بیش از یک سال و ذخیره می شود برخی از ظروف PEO آنها خریداری کرده بود. آنها متوجه شدم که مردم را از ظروف که در سن حدود شش ماه تولید قوی تر حباب صابون فیلم در مقایسه با پلی اتیلن گلیکول از ظروف استفاده می شود زمانی که آن را برای اولین بار خریداری شده است. پس از تحقیقات متوجه شدند که این پلیمرها در سن PEO حال تخریب در طول زمان تغییر طول مولکولی رشته.

“پلیمرها در اندازه های مختلف تبدیل شدن به حتی بیشتر گرفتار تر از واحد اندازه پلیمرهای تقویت خاصیت ارتجاعی از فیلم” برتون می گوید. “است که یک فیزیک بنیادی کشف شده است.”

درک چگونه مایعات و فیلم های نازک پاسخ به استرس برتون می گوید, می تواند منجر به آرایه ای از برنامه های کاربردی.

“همانطور که با تمام تحقیقات بنیادی شما باید به غرایز خود را دنبال کنید و قلب” برتون می گوید از صابون اودیسه حباب. “گاهی اوقات شما پشت سر هم حباب می شود اما در این مورد ما که چیزی جالب است.”

این تحقیق به نظر می رسد در نقد و بررسی فیزیکی مایعات.

حمایت از کار آمد از بنیاد ملی علوم بخش تحقیقات مواد.

چگونه خود را غول پیکر حباب های صابون

جاستین برتون توصیه می کند از دستور زیر برای باد های غول پیکر حباب صابون. او هشدار میدهد که عوامل است که نمی توان در خارج از آزمایشگاه مانند سطح رطوبت را تغییر دهد نتایج.

مواد لازم:

  • 1 لیتر از آب (حدود 2 پیمانه نیم لیتری)
  • 50 میلی لیتر از سحر حرفه ای مواد شوینده که آنلاین در دسترس است (کمی بیش از 3 قاشق غذا خوری)
  • 2-3 گرم گوار پودر های پرپشت کننده مواد غذایی به فروش می رسد در برخی از فروشگاه های مواد غذایی و یا آنلاین در دسترس (در حدود 1/2 آید تپه قاشق چای خوری)
  • 50 میلی لیتر از الکل (کمی بیش از 3 قاشق غذا خوری)
  • 2 گرم بکینگ پودر (حدود 1/2 قاشق چای خوری)

جهت:

  1. مخلوط گوار پودر با الکل و هم بزنید تا زمانی که وجود دارد هیچ توده.
  2. ترکیب الکل/گوار دوغاب با آب مخلوط کنید و به آرامی به مدت 10 دقیقه. اجازه دهید آن را برای نشستن کمی پس گوار هیدرات. سپس دوباره مخلوط. آب باید کمی ضخیم شدن مانند نازک سوپ یا ثابت نشده ژلاتین.
  3. اضافه کردن بکینگ پودر و هم بزنید.
  4. اضافه کردن سحر حرفه ای مواد شوینده و هم بزنید و به آرامی برای جلوگیری از ایجاد مخلوط به فوم.
  5. شیب حباب های غول پیکر ترکه با یک فیبری رشته به مخلوط تا زمانی که آن را به طور کامل غوطه ور و به آرامی به جلو و رشته کردن. موج گرز به آرامی و یا ضربه بر روی آن و لذت بردن از فیزیک غول پیکر حباب صابون!

منبع: دانشگاه اموری

اصلی مطالعه DOI: 10.1103/PhysRevFluids.5.013304

tinyurlis.gdv.gdv.htclck.ruulvis.netshrtco.de