Μία ομάδα φυσικών επιστημόνων καθόρισε την τέλεια συνταγή για να παράγετε γιγάντιες σαπουνόφουσκες . Η μελέτη αποκάλυψε ότι το βασικό συστατικό είναι τα πολυμερή με ποικίλα μήκη νημάτων.
Όλοι, ανεξάρτητα από την ηλικία, αγαπούν τις σαπουνόφουσκες και όσο μεγαλύτερες τόσο καλύτερες. Αλλά για να φτιάξετε πραγματικά μεγάλες σαπουνόφουσκες μεγέθους για ρεκόρ Γκίνες, απαιτείται ένα πολύ ακριβές μείγμα υλικών.
Φυσικοί, σύμφωνα με μια νέα δημοσίευση στο Physical Review Fluids, διαπίστωσαν ότι ένα βασικό συστατικό παραγωγής τεράστιων σαπουνόφουσκων είναι η ανάμιξη πολυμερών με διαφορετικά μήκη νημάτων. Αυτό παράγει ένα φιλμ σαπουνιού ικανό να τεντώσει και να γίνει αρκετά λεπτό, ώστε να φτιάξει μια γιγαντιαία φυσαλίδα, χωρίς να σπάσει.
Οι σαπουνόφουσκες, όπως άλλωστε και το άρθρο αυτό, μπορεί να φανούν επιπόλαιες και να προκαλούν γέλια, αλλά πίσω από την κατασκευή τους υπάρχει κάποια σύνθετη χημεία και επομένως η μελέτη τους έχει επιστημονική υπόσταση. Στη δεκαετία του 1800, ο Βέλγος φυσικός Joseph Plateau περιέγραψε τέσσερις βασικούς νόμους επιφανειακής τάσης που καθορίζουν τη δομή σαπωνοειδών φιλμς. Η επιφανειακή τάση είναι υπεύθυνη στο ότι οι φυσαλίδες είναι στρογγυλές. Αυτό το σχήμα, έχει το μικρότερο εμβαδόν επιφάνειας για έναν δεδομένο όγκο, οπότε απαιτεί τη λιγότερη ενέργεια για να διατηρηθεί. Με την πάροδο του χρόνου, αυτό το σχήμα θα αρχίσει να μοιάζει περισσότερο με μπάλα ποδοσφαίρου παρά με μια τέλεια σφαίρα, καθώς η βαρύτητα τραβάει το υγρό προς τα κάτω.
Οι φυσαλίδες και οι αφροί παραμένουν ακόμα ένας ενεργός χώρος έρευνας. Για παράδειγμα, το 2016, Γάλλοι φυσικοί επεξεργάστηκαν ένα θεωρητικό μοντέλο για τον ακριβή μηχανισμό για το πώς σχηματίζονται οι φυσαλίδες σαπουνιού, όταν μία δέσμη δυνατού αέρα κτυπάει μια σαπουνάδα. Διαπίστωσαν ότι οι φυσαλίδες σχηματίστηκαν μόνο πάνω από μια συγκεκριμένη ταχύτητα αέρα, η οποία με τη σειρά της εξαρτάται από το πλάτος της ροής του αέρα.
Σε πλατιά ροή αέρα δημιουργούνται πιο εύκολα οι σαπουνόφουσκες και αυτές θα είναι μεγαλύτερες σε μέγεθος από εκείνες που παράγονται σε στενότερη ροή αέρα. Η στενότερη ροή αέρα δημιουργεί δυσκολότερα φούσκες. Μπορείτε και εσείς να πειραματιστείτε με το παραπάνω συμπέρασμα αν δοκιμάσετε να φτιάξετε φούσκες με ένα μικρό πλαστικό δακτύλιο: η ροή αέρα σχηματίζεται στα χείλη σας και είναι πιο πλατιά από το φιλμ σαπουνιού που αιωρείται μέσα στο δακτύλιο.
Ποια είναι η τέλια συνταγή για σαπουνόφουσκες
Συστατικά:
- 1 λίτρο νερού
- 50 ml (χιλιοστόλιτρα) υγρό απορρυπαντικό για πιάτα (λίγο πάνω από 3 μεγάλα κουτάλια)
- 2-3 γραμμάρια σκόνη κόμμι γκουάρ. Είναι ένα πυκνωτικό υλικό που χρησιμοποιείται στην μαγειρική (περίπου 1/2 κουταλάκι του τσαγιού)
- 50 ml (χιλιοστόλιτρα) αλκοολούχος λοσιόν, δηλαδή οινόπνευμα 70% (λίγο περισσότερο από 3 μεγάλα κουτάλια)
- 2 γραμμάρια baking powder (περίπου 1/2 κουταλάκι του τσαγιού)
Οδηγίες
1. Βάλτε μαζί το κόμμι γκουάρ με το αλκοόλ και ανακατέψτε μέχρι να μην υπάρχουν σβώλοι.
2. Μετά βάλτε μαζί τον πολτό αλκοόλης / γκουάρ με το νερό και ανακατέψτε ελαφρά για 10 λεπτά. Αφήστε το να καθίσει για λίγο, ώστε το γκουάρ να διαλυθεί πλήρως στο νερό. Στη συνέχεια ανακατεύτετο ξανά. Το νερό πρέπει να πυκνώσει ελαφρώς, όπως η λεπτή σούπα ή η ζελατίνη που δεν έχει βυθιστεί.
3. Προσθέστε το baking powder και ανακατέψτε.
4. Προσθέστε το απορρυπαντικό και ανακατέψτε απαλά, για να αποφύγετε τον αφρό στο μίγμα.
5. Βυθίστε στο μίγμα ένα γιγάντιο ραβδί για φυσαλίδες, που να φέρει μία λεπτή χορδή, μέχρι να βυθιστεί πλήρως και τραβήξτε αργά τη χορδή έξω. Κουνήστε την ράβδο αργά στο αέρα, προς μία κατεύθυνση μόνο ή χτυπήστε την για να δημιουργήσετε γιγαντιαίες σαπουνόφουσκες.
Την συνταγή μας την πρόσφερε ο Justin Burton, ένας από τους συγγραφείς του τελευταίου επιστημονικού εγγράφου και φυσικός στο Πανεπιστήμιο Emory που ειδικεύεται στη ρευστική δυναμική. Είδε καλλιτέχνες του δρόμου που παράγουν γιγαντιαίες σαπουνόφουσκες όσο η διάμετρος ενός χούλα-χουπ και όσο ένα αυτοκίνητο.
Όπως δήλωσε, ενθουσιάστηκε από την εναλλαγή των χρωμάτων στην επιφάνεια των φυσαλίδων. Αυτή η επίδραση των χρωμάτων οφείλεται στις παρεμβολών που δημιουργούνται όταν το φως αντανακλά τις δύο επιφάνειες του φίλμ. Για τον Burton, αυτό ήταν επίσης μια ένδειξη ότι το πάχος του σαπουνιού ήταν μόλις μερικά μικρά (χιλιοστά χιλιοστών), περίπου ισοδύναμο με το μήκος κύματος του φωτός. Έμεινε έκπληκτος ότι ένα φιλμ σαπουνιού θα μπορούσε να παραμείνει άθικτο ενώ γινόταν τόσο λεπτό και άρχισε να κάνει τα δικά του πειράματα, τόσο στο εργαστήριο όσο και στο δικό του σπίτι.
Διαβάζοντας το Soap Bubble Wiki, διαπίστωσε ότι οι περισσότερες από τις προτιμώμενες συνταγές για διάλυμα φυσαλίδων περιλάμβαναν ένα πολυμερές, συνήθως το φυσικό γκουάρ (ένα κοινό πυκνωτικό πρόσθετο των τροφίμων) ή ένα ιατρικό λιπαντικό (πολυαιθυλενογλυκόλη).
Χρησιμοποιώντας αυτές τις συνταγές ως οδηγό, προσπάθησε να καθορίσει τις τέλειες αναλογίες για ένα μείγμα για την παραγωγή γιγαντιαίων φυσαλίδων. Για τα πειράματά τους, οι ερευνητές δημιούργησαν διάφορα μείγματα νερού, σαπουνιού και πολυμερών. Δυστυχώς, το φούσκωμα μιας φούσκας των 100 m3 είναι δύσκολο να γίνει σε εργαστηριακό χώρο και επίσης αρκετά δύσκολο να μετρηθεί με ακρίβεια. Έτσι τα φιλμ σαπουνιού δημιουργήθηκαν χρησιμοποιώντας μια βαμβακερή χορδή και το πάχος μετρήθηκε χρησιμοποιώντας υπέρυθρο φως. Εκτός από τη μέτρηση του πάχους, παρακολούθησαν επίσης τη διάρκεια ζωής κάθε φούσκας.
Ο Μπάρτον και η ομάδα του κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι ήταν οι πολυμερείς δεσμοί που ήταν το κλειδί για την παραγωγή γιγάντιων φυσαλίδων, επιβεβαιώνοντας τη συλλογική διαδικτυακή σοφία. Με το σωστό συνδυασμό, ένα πολυμερές επιτρέπει σε μια μεμβράνη σαπουνόφουσκας να φτάσει σε ένα “τέλειο σημείο” που είναι παχύρρευστη αλλά και ελαστική, ώστε να μην σπάει.
