Los investigadores de la Universidad Metropolitana de Tokio han encontrado con éxito dos mecanismos distintos por los cuales las espumas pueden colapsar, lo que proporciona información sobre la prevención / aceleración de la ruptura de la espuma en materiales industriales, por ejemplo, alimentos, cosméticos, aislamiento, productos químicos almacenados. Cuando se rompe una burbuja, descubrieron queun evento de colapso se propaga a través del impacto con la película que retrocede y pequeñas gotas dispersas que rompen otras burbujas. Identificar qué mecanismo es dominante en diferentes espumas puede ayudar a adaptarlas a aplicaciones específicas.
Las espumas juegan un papel clave en una amplia gama de productos industriales, desde alimentos, bebidas, productos farmacéuticos, productos de limpieza y cosméticos hasta aplicaciones de materiales como aislamiento de edificios, interiores de aviones y barreras ignífugas. También pueden ser una propiedad no deseada deun producto de, por ejemplo, espuma en productos químicos almacenados durante el tránsito.Desde una perspectiva científica, también constituyen una forma única de materia, un fino equilibrio entre la compleja red de fuerzas que actúan sobre la red de película líquida que conforma su estructura y la presión degas atrapado en el interior: comprender cómo se comportan las espumas puede generar nuevas perspectivas físicas, así como mejores formas de usarlas.
Naoya Yanagisawa y el profesor asociado Rei Kurita se dispusieron a observar cómo colapsan las espumas. Tomaron una solución de agua, glicerol y un surfactante común un agente estabilizador de película y crearon una espuma bidimensional aplastada entre dos piezas de vidrio.Utilizando una cámara ultrarrápida y una aguja, pudieron romper una burbuja de forma controlable en el borde de la balsa de espuma y observar el "colapso colectivo de burbujas" CBC. Identificaron dos formas distintas en que la rotura de una burbuja en elel borde condujo a una cascada de eventos de rotura a su alrededor, un modo de "propagación" debido a que la película de la burbuja rota se absorbe en la película líquida circundante, y un modo de "penetración" debido a que se liberan gotas del evento de ruptura que se aleja y se rompeotras burbujas
A medida que los investigadores cambiaron la cantidad de agua en la película, identificaron varias tendencias clave en la forma en que las burbujas reaccionaban a un nivel microscópico. Por ejemplo, descubrieron que más líquido en la espuma conducía a la liberación de gotas más lentas, incapaces depenetrar en las películas circundantes. Esto se correlacionó con una caída drástica en el número de burbujas colapsadas; los CBC se vieron así fundamentalmente respaldados por el modo de colapso "penetrante". La velocidad de la gota se determinó por la velocidad a la que retrocedió la película; esta "velocidad de transmisión"se encontró que era proporcional a presión osmótica de la película, es decir, la presión a la que un líquido que entra en contacto con la espuma se introduce en la red de películas. El equipo demostró que las ecuaciones de Navier-Stokes, relaciones clave que describen cómo se comportan los fluidos a lo largo del tiempo, podrían usarse para explicar estastendencias
Un hallazgo clave fue que cambiar la viscosidad del fluido no condujo a un cambio significativo en el número de burbujas rotas. Los métodos para estabilizar las espumas comúnmente dependen de cambiar la viscosidad, sin embargo, los hallazgos del equipo muestran claramente cómo tanto el número de burbujascolapsó y la velocidad de la película que retrocede no se ve afectada. Junto con el papel dominante desempeñado por el modo "penetrante", las estrategias futuras para prevenir el colapso de la espuma pueden centrarse en, por ejemplo, combinar múltiples tensioactivos para hacer que la película sea más resistente al impacto de las gotas.
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Materiales proporcionados por Universidad Metropolitana de Tokio . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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