Thành phố, khách sạn, điểm đến19-20 Apr, 2 Khách, 1 đêm
Tìm kiếm
Ngày đến Fri, Apr 19
1
Ngày vềSat, Apr 20
Số phòng, số khách1 phòng, 2 người lớn, 0 trẻ em

Nhà vật lý Tạo Ra Bong Bóng Có Thể Kéo Dài Hơn Một Năm

Bởi: Minprice.com
26/03/20240like

Thổi bong bóng xà phòng luôn mang lại niềm vui cho tâm hồn trẻ con bên trong chúng ta, có lẽ vì bong bóng là phù du, chỉ tồn tại trong vài phút. Ngày nay, các nhà vật lý Pháp đã thành công trong việc tạo ra "bong bóng vĩnh cửu" từ các hạt nhựa, glycerol và nước, theo một bài báo mới được công bố trong tạp chí Physical Review Fluids. Bong bóng dài nhất mà họ tạo ra sống sót tới 465 ngày.

Chú thích:
Ars Technica

Câu chuyện này ban đầu xuất hiện trên Ars Technica, một nguồn tin đáng tin cậy về tin tức công nghệ, phân tích chính sách công nghệ, đánh giá và nhiều hơn nữa. Ars thuộc sở hữu của công ty mẹ của MINPRICE, Condé Nast.

Bong bóng luôn làm say đắm các nhà vật lý từ lâu. Ví dụ, các nhà vật lý Pháp vào năm 2016 đã xây dựng một mô hình lý thuyết cho cơ chế chính xác của việc bong bóng xà phòng hình thành khi tia không khí đập vào màng xà phòng. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng bong bóng chỉ hình thành ở trên một tốc độ nhất định, phụ thuộc vào chiều rộng của tia không khí.

Năm 2018, chúng tôi đã đưa tin về cách các nhà toán học tại Phòng thí nghiệm Toán Ứng dụng của Đại học New York đã điều chỉnh phương pháp tạo bong bóng hoàn hảo dựa trên một loạt các thí nghiệm với các lớp màng xà phòng mỏng. Các nhà toán học kết luận rằng việc tốt nhất là sử dụng một que tròn với chu vi 1,5 inch (3,8 cm) và thổi nhẹ nhàng ở tốc độ ổn định 2,7 inch mỗi giây (6,9 cm/s). Thổi ở tốc độ cao và bong bóng sẽ nổ vỡ. Nếu bạn sử dụng que nhỏ hoặc lớn hơn, điều tương tự sẽ xảy ra.

không xác định

Và vào năm 2020, các nhà vật lý xác định rằng một thành phần chính để tạo ra bong bóng khổng lồ là kết hợp các polymer có chiều dài sợi khác nhau. Điều đó tạo ra một màng xà phòng có thể căng đủ mỏng để tạo ra một bong bóng khổng lồ mà không vỡ. Các sợi polymer trở nên rối bời, giống như một cuộn tóc, tạo ra các sợi dài không muốn tách ra. Trong sự kết hợp đúng, polymer cho phép một màng xà phòng đạt đến một 'điểm ngọt' có độ nhớt nhưng cũng co giãn—chỉ không phải là quá co giãn để rách nát. Biến độ dài của các sợi polymer dẫn đến một lớp màng xà phòng vững chắc hơn.

Các nhà khoa học cũng quan tâm đến việc kéo dài tuổi thọ của bong bóng. Bong bóng tự nhiên có hình dạng của một quả cầu: một lượng không khí được bao bọc bởi một lớp da chất lỏng rất mỏng cách ly mỗi bong bóng trong một tảo bọt khỏi hàng xóm của nó. Bong bóng nợ hình học của mình cho hiện tượng căng bề mặt, một lực tác động từ sự hấp dẫn phân tử. Càng lớn diện tích bề mặt, càng cần nhiều năng lượng để duy trì một hình dạng nhất định, đó là lý do tại sao bong bóng cố gắng đảm bảo hình dạng với diện tích bề mặt ít nhất: một quả cầu.

Tuy nhiên, hầu hết bong bóng nổ trong vòng vài phút trong một khí quyển tiêu chuẩn. Theo thời gian, sức hút của trọng lực dần dần làm rơi chất lỏng xuống, và đồng thời, thành phần lỏng chậm rãi bay hơi. Khi lượng chất lỏng giảm đi, "tường" của bong bóng trở nên rất mỏng, và những bong bóng nhỏ trong một tảo bọt kết hợp thành những bong bóng lớn hơn. Sự kết hợp của hai hiệu ứng này được gọi là "sự xơi tố". Thêm vào đó một loại chất hoạt động bề mặt giữ cho căng bề mặt không làm suy giảm bong bóng bằng cách tăng cường tường lỏng mỏng tách chúng. Nhưng cuối cùng thì điều tất yếu luôn xảy ra.

Năm 2017, các nhà vật lý Pháp phát hiện rằng một lớp vỏ cầu được làm từ các hạt nhựa siêu nhỏ có thể lưu trữ khí áp trong một thể tích nhỏ. Các nhà vật lý đặt tên cho những đối tượng này là "bi sắt khí". Những đối tượng này liên quan đến những bi sắt nước gọi là bi nước—những giọt nước được phủ bởi những hạt vi mô chống nước, có thể cuộn tròn trên một bề mặt rắn mà không vỡ nát. Mặc dù các tính chất cơ học của bi sắt khí đã được nghiên cứu trong nhiều nghiên cứu, nhưng chưa ai thực hiện thí nghiệm để khám phá tuổi thọ của những bi sắt.

Vì vậy, Aymeric Roux của Đại học Lille và một số đồng nghiệp quyết định lấp đầy khoảng trống đó. Họ thực nghiệm với ba loại bong bóng khác nhau: bong bóng xà phòng tiêu chuẩn, bi sắt khí được làm từ nước, và bi sắt khí được làm từ nước và glycerol. Để tạo ra bi sắt khí của họ, Roux et al. phân tán các hạt nhựa trên bề mặt một bồn nước, các hạt này kẹp chặt lại với nhau để tạo ra một tấm nền hạt. Sau đó, các nhà nghiên cứu tiêm một chút không khí bằng ống tiêm ngay dưới tấm để tạo ra bong bóng và sử dụng một cái thìa để đẩy bong bóng qua tấm cho đến khi toàn bộ bề mặt của mỗi bong bóng được phủ bởi các hạt nhựa.

Các bong bóng xà phòng tiêu chuẩn nổ trong khoảng một phút như dự kiến. Nhưng Roux et al. phát hiện ra rằng việc phủ hạt nhựa giảm đáng kể quá trình thoát chất lỏng cho bi sắt khí được làm từ nước, nó sụp đổ trong khoảng từ sáu đến 60 phút. Để kéo dài tuổi thọ thậm chí hơn nữa, các nhà nghiên cứu cần phải cũng giảm đáng kể quá trình bay hơi.

Vì vậy, họ thêm glycerol vào nước. Theo các tác giả, glycerol có hàm lượng nhóm hydroxyl cao, nhóm này có liên kết hydrogen mạnh mẽ với phân tử nước, tạo ra liên kết hydrogen mạnh mẽ. Vì vậy, glycerol có khả năng hấp thụ nước từ không khí tốt hơn, do đó đền bù cho quá trình bay hơi. Bi sắt khí nước/glycerol kéo dài đáng kể: từ năm tuần đến 465 ngày, giúp các nhà nghiên cứu xác định tỷ lệ tốt nhất giữa nước và glycerol—công thức hoàn hảo cho bi sắt khí sống lâu.

Công việc của các nhà nghiên cứu thậm chí còn vượt xa khỏi bong bóng. Họ cũng có thể tạo ra các lớp phim lỏng cứng cáo và tạo hình chúng thành các đối tượng khác nhau bằng cách đặt một khung kim loại dưới bề mặt của một chất lỏng được phủ bởi một lớp hạt nhựa bị kẹt. Khung bắt giữ các lớp phim phủ hạt khi nó được nhấc lên chậm trở lại bề mặt. Đáng chú ý nhất, Roux et al. có thể xây dựng một hình chóp 3D từ một lớp phim lỏng nước/glycerol. Hình chóp đã kéo dài hơn 378 ngày (và còn đếm).

Câu chuyện này ban đầu xuất hiện trên Ars Technica.


Những điều tuyệt vời khác từ MINPRICE
  • 📩 Nhận những thông tin mới nhất về công nghệ, khoa học và nhiều hơn nữa: Đăng ký nhận bản tin của chúng tôi!
  • Hành trình để bắt giữ CO2 vào trong đá - và đánh bại biến đổi khí hậu
  • Vấn đề với bộ phim Encanto? Nó làm việc quá chăm chỉ
  • Dưới đây là cách iCloud Private Relay của Apple hoạt động
  • Ứng dụng này mang đến cho bạn một cách ngon lành để chống lãng phí thực phẩm
  • Công nghệ mô phỏng có thể giúp dự đoán những đe dọa lớn nhất
  • 👁️ Khám phá trí tuệ nhân tạo như chưa bao giờ có trước đây với cơ sở dữ liệu mới của chúng tôi
  • ✨ Tối ưu hóa cuộc sống tại nhà với những lựa chọn tốt nhất của đội ngũ Gear chúng tôi, từ robot hút bụi đến đệm giá rẻ đến loa thông minh