นักฟิสิกส์ทุบสถิติ รักษาฟองสบู่ให้เหมือนเดิมนาน 465 วัน

เมื่อคุณนึกถึงคำว่า "ชั่วคราว" หลายคนจะนึกภาพฟองสบู่ขึ้นมา ด้วยความละเอียดอ่อน งดงาม และหายไปในเวลาไม่นาน แต่ตอนนี้ทีมนักฟิสิกส์ที่นำโดย Aymeric Roux จากมหาวิทยาลัย Lille ในฝรั่งเศสได้ท้าทายความคิดโบราณนี้ พวกเขาทำให้เกิดฟองสบู่ที่คงรูปร่างไว้ได้นานถึง 465 วัน

แม้ฟองที่พวกเขาทำจะไม่สวยเท่าฟองสบู่ที่ส่องแสง แต่การสร้างสรรค์ของทีมโดยใช้กลีเซอรีน (หรือที่รู้จักในชื่อกลีเซอรอล) สามารถช่วยนักวิทยาศาสตร์พัฒนาวัสดุใหม่ เช่น โฟมและฟิล์ม “เราแสดงให้เห็นว่าการปิดเปลือกน้ำฟองสบู่ด้วยอนุภาคขนาดเล็ก ช่วยยับยั้งการระบายน้ำที่เกิดจากแรงโน้มถ่วง และการเพิ่มกลีเซอรอลต่อไปจะนำไปสู่สภาวะที่เสถียร ซึ่งการระเหยของน้ำจะถูกถ่วงดุลด้วยการดูดความชื้นของกลีเซอรอล ซึ่งดูดซับโมเลกุลของน้ำที่มีอยู่ในอากาศแวดล้อม”

“ผลที่ได้คือฟองอากาศที่สามารถรักษาความสมบูรณ์ของพวกมันในบรรยากาศมาตรฐานได้นานกว่าหนึ่งปี โดยไม่มีวิวัฒนาการอย่างมีนัยสำคัญของรัศมี”

โดยทั่วไป มีสามสิ่งที่มีส่วนทำให้อายุขัยของฟองสบู่สั้นลงในสภาพแวดล้อม หนึ่งคือแรงโน้มถ่วงสามารถระบายวัสดุออกจากเมมเบรนฟอง สองคือการระเหยสามารถลดปริมาณของเหลวที่มีอยู่ และสามคือการมีอยู่ของนิวเคลียสเล็กๆ ในอากาศสามารถทำให้มันไม่เสถียร

เพื่อดูว่าพวกเขาสามารถยืดอายุของฟองสบู่ได้หรือไม่ ทีมงานจึงหันมาใช้สิ่งประดิษฐ์ล่าสุดที่เรียกว่า “Gas marbles” สิ่งเหล่านี้คือฟองแก๊สที่เปลือกทำจากของเหลวและอนุภาคเปียกบางส่วน ล้อมรอบด้วยก๊าซโดยรอบ อนุภาคซึ่งมักจะเป็นพอลิเมอร์หรือพลาสติกชนิดหนึ่ง ช่วยให้ Gas marbles สามารถรักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้างได้แม้จะถูกสัมผัส

Roux และเพื่อนร่วมงานต้องการดูว่าพวกเขาสามารถทำ Gas marbles ให้คงสภาพอยู่ได้นานหรือไม่ ดังนั้นพวกเขาจึงทดลองกับฟองสบู่ประเภทต่างๆ ฟองสบู่ถูกรวมไว้เป็นจุดเปรียบเทียบ และทีมงานยังได้สร้าง Gas marbles ของอนุภาคไนลอนและน้ำ และอนุภาคไนลอน รวมทั้งน้ำและกลีเซอรอลผสมกัน

ฟองสบู่ตามธรรมชาติอยู่ได้ไม่นาน อย่างมากไม่เกินหนึ่งนาที แต่ฟองที่ที่ใช้น้ำมีอาการดีขึ้น โดยสามารถอยู่รอดได้เป็นระยะเวลาระหว่าง 6 ถึง 60 นาที ในทางกลับกัน กลีเซอรอล-น้ำผสม Gas marbles สามารถดำรงอยู่ได้นานอย่างน่าทึ่ง มันยาวนานกว่า 101 วัน และโดยยาวนานที่สุดถึง 465 วัน เป็นผลมาจากการเพิ่มกลีเซอรอล สารนี้เป็นวัสดุดูดความชื้น กล่าวคือ ดูดซับความชื้นจากสภาพแวดล้อมหรือบรรยากาศโดยรอบได้อย่างง่ายดาย

อนุภาคไนลอนป้องกันไม่ให้เมมเบรนฟองสบู่ไหลออกตามแรงโน้มถ่วง กลีเซอรอลดูดซับความชื้นจากบรรยากาศเติมเต็มสิ่งที่ระเหยออกไป เมื่อปรากฏการณ์ทั้งสองนี้ถูกทำให้เป็นกลาง ฟองสบู่ก็จะไม่ถูกแตกโดยนิวเคลียสของก๊าซที่เตะไปมาในอากาศ นี่คือสิ่งที่ช่วยให้ฟองสบู่สามารถรักษาโครงสร้างของมันไว้ได้เป็นเวลานาน

นักวิจัยเขียนว่า “เราได้แสดงให้เห็นแล้วว่าฟองที่รักษาความสมบูรณ์ของฟองอากาศไว้ได้นานกว่าหนึ่งปี สามารถผลิตด้วยวิธีง่ายๆ โดยการแทนที่สารลดแรงตึงผิวด้วยอนุภาคและน้ำที่เปียกบางส่วนด้วยส่วนผสมของน้ำและกลีเซอรอล”

ทีมงานยังได้สร้างแบบจำลองโดยละเอียดของคุณสมบัติของวัสดุ และใช้แบบจำลองนั้นเพื่อสร้างโครงสร้างอื่นๆ เช่น โครงสร้างแบบปิรามิดที่ทอดยาวเหนือโครงโลหะ โดยการจุ่มลงในวัสดุแล้วค่อยๆ ยกออก ปิรามิดอย่างน้อยหนึ่งชิ้นที่ทีมสร้างขึ้นสามารถอยู่รอดได้ 378 วันในขณะที่เขียนบทความ

นักวิจัยตั้งข้อสังเกต ความสำเร็จที่น่าทึ่งเหล่านี้ชี้ให้เห็นว่าวัตถุประเภทใหม่ทั้งหมดสามารถสร้างขึ้นได้จากส่วนผสมของวัสดุนี้ ด้วยคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีที่เรายังไม่ได้ค้นพบ อาจเป็นกุญแจสำคัญสำหรับโครงสร้างทางวิศวกรรม

อ่านเรื่องอื่น

Advertisements
Advertisements
แหล่งที่มาsciencealert