Når bobler hopper tilbage

Kollisioner mellem bobler eller dråber suspenderet i væske er mere komplekse end tidligere antaget. KAUST -forskere har vist, at forhold, der forventes at fremme koalescens, faktisk kan føre til, at boblen eller dråbe -parret hopper lige ud af hinanden.

Opdagelsen kan have konsekvenser for mange applikationer, der involverer kolloide systemer af væsker, der ikke blandes, ublandbare væsker, herunder fødevarer, såsom salatdressinger med olie og eddike, kosmetik og forarbejdning af råolie.

Teoretisk set når en boble når overfladen af ​​en ren væske, den tynde film af væske mellem boblen og luften ovenover skal hurtigt løbe væk, tillader boblen at falde sammen med luften. Det samme ville forventes, når to bobler mødes i væsken, eller når to dråber olie samles i vand. "Imidlertid, under praktiske forhold, selv sporforurening eller tilsat overfladeaktivt stof kan immobilisere den tynde flydende film ved grænsefladen, gør fænomenet meget udfordrende at undersøge, "siger Ivan Vakarelski, forsker i Sigurdur Thoroddsens laboratorium.

Thoroddsen, Vakarelski og deres kolleger har nu udført bobler- og dråbe-kollisionsforsøg i en væske, der kan fremstilles i ultraren form. "Vi bruger en fluorcarbonvæske, hvilket tillod os at præcist forudsige virkningerne af grænseflademobilitet, "Siger Vakarelski.

For at sammenligne koalescens på en overflade med høj mobilitet med en immobiliseret overflade, holdet udførte et sæt målinger ved en fluorcarbon væske-luft grænseflade og et andet sæt målinger ved en fluorocarbon væske-vand grænseflade. Som forventet, boble og dråbe-koalescens ved den meget mobile fluorcarbon-luft-grænseflade var flere størrelsesordener hurtigere end for den immobiliserede fluorocarbon-vand-grænseflade, hvor den tynde flydende film var meget langsommere at dræne væk. "Imidlertid, dette er kun i tilfælde, hvor bobler eller dråber nærmer sig langsomt nok til at samle sig uden at hoppe tilbage, "Siger Vakarelski.

Modsat, bobler eller dråber, der når den meget mobile fluorcarbon-væske-luft-grænseflade, sprang meget stærkere af grænsefladen end fra den immobiliserede grænseflade. Årsagen er, at der er mindre friktion på den mobile grænseflade, og dermed går der mindre energi tabt under studsen. "Så vidt vi ved, vores undersøgelser og simuleringer er de første til at demonstrere en forbedret bounce -effekt på grund af interface -mobilitet, "Siger Vakarelski.

"At forstå denne nye effekt vil hjælpe med at forbedre forudsigelse og manipulation af kolloid systemstabilitet, som har stor praktisk betydning for kosmetik og fødevareemulsioner, råolie forarbejdning og drift af mikrofluidiske anordninger, ”Tilføjer Thoroddsen.