Bouncende bobler ryster emulsionsundersøgelser

Nogle af de hurtigste videokameraer, der nogensinde er udviklet, er blevet brugt af KAUST-forskere til at afklare, hvordan ændringer i molekylær skala på vandoverflader kan påvirke ydeevnen af ​​industrielle rensninger.

En faktor, der påvirker emulsionernes stabilitet, er, hvor hurtigt små bobler eller dråber går sammen til større dråber. Ivan Vakarelski, forsker i Sigurdur Thoroddsens laboratorium, bemærker, at denne type koalescens er drevet af variabler, der spænder fra boblestørrelse, kollisionshastighed, og "friheden" for molekyler placeret på flydende overflader.

"Når væsker kommer i kontakt med et fast stof, de har en tendens til at klistre på grund af stærke molekylære kræfter. I modsætning, en ren væske udsat for luft kan bevæge sig relativt let - vi kalder det en mobil grænseflade, "forklarer Vakarelski." Det er en grundlæggende egenskab, der bestemmer adfærden for mange skum og emulsioner. "

For nylig, Thoroddsen og hans team brugte deres ekspertise ved højhastighedsbilleddannelse til at observere kollisioner mellem luftbobler dannet i et perfluorcarbon, en væske med lignende viskositet som vand, der kan raffineres til en ultraren tilstand. Til deres overraskelse, disse bobler samles ikke så hurtigt som forventet. I stedet, den høje mobilitet af luft-perfluorcarbon-grænsefladen fik boblerne til flere gange at hoppe af hinanden, før de fusionerede.

I deres seneste arbejde, KAUST -forskerne udvidede deres undersøgelser til verdens vigtigste væske - vand. En ren luft-vand-grænseflade skal være mobil, imidlertid, mange undersøgelser tyder på, at de har lav molekylær frihed, fordi de er meget modtagelige for kontaminering.

For at løse dette problem, Vakarelski hjalp med at designe et eksperiment, der brugte tynde film af fedtsyrer til fuldstændig at immobilisere en fri vandoverflade. Derefter, de frigav millimeter-store luftbobler, der flød til grænsefladen og styrtede ind i den. Når billeder af de boblende bobler blev sammenlignet med dem, der blev taget på rensede vandoverflader, teamet så, at fedtsyrefilmen drastisk reducerede graden af ​​hoppende.

"En almindelig opfattelse er, at når vand er udsat for atmosfæren i et laboratorium, det er umuligt at holde det rent nok til at være mobil, "siger Vakarelski." Dog, vores undersøgelse viser, at dette ikke er korrekt - en standardrenseanordning producerer en grænseflade, der hopper bobler ret stærkt tilbage. "

Vellykkede test af denne tilgang med andre væsker, såsom ethanol, angive, at bobleanalyse kunne hjælpe med at løse problemer i fødevareforarbejdningsapplikationer samt kemisk produktion.