Обычный мыльный пузырь существует несколько секунд, прежде чем лопнуть. Физикам удалось создать такой, который просуществовала более года. Как они это сделали?
Когда мы думаем о чем-то непостоянном, на ум приходят мыльные пузыри. Но физикам из Лилльского университета удалось продлить срок их существования более чем на год. Рекордсмен продержался 465 дней, то есть более года и трех месяцев. Однако это был не обычный мыльный пузырь. Исследователи использовали специальную смесь воды, глицерина и микроскопических пластиковых частиц.
"Мы показали, что покрытие пузыря слоем воды с микрочастицами препятствует гравитационному оттоку. Кроме того, глицерин стабилизирует состояние, при котором испарение воды уравновешивается гигроскопичностью глицерина, поглощающего молекулы воды из воздуха”, - пишут исследователи в статье, опубликованной в „Physical Review Fluids”.
Микроскопические частицы нейлона-то есть полиамидного пластика, используемого в основном для изготовления тканей, веревок и лески. Частицы нейлона придавали пузырю долговечность и не давали лопаться при прикосновении. Прежде всего, однако, как объясняют исследователи, эти молекулы удерживают молекулы воды, которые под действием силы тяжести стекают вниз по пузырю. По мере того, как вода стекает с верхней части пузыря, она становится тоньше – и ниже определенной толщины она больше не может удерживаться, и это приводит к ее разрыву.
Однако в экспериментах было обнаружено, что наночастицы продлевают жизнь пузырьков в среднем до нескольких минут. Рекордные пузырьки из воды и наночастиц продержались час. Это потому, что тонкий слой воды, из которого на самом деле создан пузырь, быстро высыхает. Когда он становится слишком тонким – как мы уже знаем – пузырь лопается.
Ключом к продлению жизни пузырьков оказался глицерин. Он обладает гигроскопичными свойствами, то есть поглощает молекулы воды из воздуха. Добавление глицерина предотвращает потерю воды перед пузырем и быстрое разрушение.
Хотя это выглядит как обычная забава, изучение свойств таких материалов является важной областью физики и химии. Чрезвычайно устойчивые арамидные волокна случайно обнаружили в 1965 году Стефани Кволек, химик польского происхождения. Сегодня эти волокна – под названием кевлар-используются в бронежилетах, шлемах, мотоциклетной одежде, лыжах, теннисных ракетках и волоконно-оптических кабелях.
Возможно, из новых, устойчивых пузырей когда-нибудь тоже возникнет что-то полезное.