研究揭示了泡沫爆裂背後的原理
斯坦福大學的研究人員進行了一項涉及高速攝像機的研究,以揭示氣泡如何形成並最終破裂。該研究還使用分析模型來揭示一個新的爆裂過程。研究人員正在研究氣泡的爆裂,看上去是很簡單的事物,這種研究對於某些行業而言非常有價值,因為氣泡在石油、製藥和生物反應器行業是不受歡迎的。
在各種液體的製造過程或運輸過程中,氣泡的形成和破裂會給產品的質量帶來問題。斯坦福大學的研究人員也在研究氣泡背後的物理學,斯坦福大學的團隊與一個國際科學合作組織合作,研究不同種類的氣泡是如何破裂的,他們對錶面嵌有蛋白質的氣泡特別感興趣,這種氣泡在製藥業和用於細胞培養的生物反應器中很常見。
研究小組發現,當用針刺破時,蛋白質氣泡像花一樣開放。研究員Vinny Chandran Suja說,在研究了這麼多年的氣泡物理學之後,有一個驚喜是,這是一個出乎意料的美麗現象。泡泡以不同的方式彈出,取決於它們的物理和化學特性,其中一個最重要的特性被稱為粘彈性。
粘彈性是一種介於材料之間的狀態,它不是完全的液體,也不是完全的彈性。與傳統的肥皂泡不同,他們發現具有液體和固體兩種性質的粘彈性氣泡會變形,形成模仿花朵綻放的爆裂形狀。為了看到爆裂過程的每一步,該團隊使用了高速攝像機,每秒操作2萬幀,以慢動作捕捉整個過程。
該團隊在實驗中把一個金屬環浸泡在具有粘彈性的蛋白質溶液中。接下來,他們使用高度控制的氣流小心翼翼地在金屬環上充氣,一旦氣泡足夠大,它們就會與一根針接觸並爆裂。當氣泡碰到針頭時,表面就會像花瓣一樣剝落下來。