首都大学东京的研究人员成功发现了使泡沫破裂的两种不同的机制，这对食品、化妆品、绝缘材料和化学试剂储存等工业领域中阻止或加速泡沫的破裂都很有帮助。他们发现在泡沫破裂时，回缩的薄膜和分散的微小液滴会引起泡沫破裂的连锁现象。分辨在不同的泡沫中哪一种机制占主导地位，将对它们具体的应用有所帮助。
从食品、饮料、药品、清洁产品和化妆品，到建筑绝缘材料、飞机内饰和阻燃屏障等材料应用，泡沫在各种工业产品中发挥着关键作用。它们也可能是一个产品不需要的性质，比如说储存化学品在运输中产生的泡沫。从科学的角度来说，它们也形成了一种独特的物质形式，在构成其结构的液膜网络的复杂网络力和其中包含气体产生的压力之间达到一种良好的平衡：了解泡沫的行为可能带来新的物理学见解，也可能产生好的使用方法。
Naoya Yanagisawa和Rei Kurita副教授观察了泡沫如何破裂。他们利用水、甘油和常见的表面活性剂（一种薄膜稳定剂）制成溶液，制造了夹在两块玻璃之间的二维泡沫。通过超高速摄像机和一根针，他们能可控地从泡沫筏边缘破坏一个气泡，并观察“集体泡沫破裂”（collective bubble collapse，CBC ）。他们发现了边缘的一个小气泡破裂导致周围的气泡接连破裂的两种不同的方式：一种是“传播”模式，由破裂小泡的薄膜被吸收进周围的液体薄膜中产生；另一种是“穿透”模式，由破裂产生的小液滴飞散而打破其他气泡产生。
研究者通过改变薄膜中水的含量，发现了小泡在微观层面上相互作用的几个关键趋势。比如说，他们发现泡沫中含水更多会使小液滴的飞散速度下降，不能穿过周围的薄膜。这种现象导致破裂小泡数量明显下降；因此，“集体泡沫破裂”（CBC）得到“穿透”模式的支持。小液滴的速度由薄膜消失的速度决定。研究者发现，这种“流速”和薄膜渗透压（使和泡沫接触的液体被带入薄膜网络的压力）的大小成比例。团队证明了描述流体如何随时间变化的关键联系，即Navier-Stokes方程，可以用于解释这些趋势。
另一项重要发现是，改变流体的粘度不会对气泡破裂数产生明显影响。稳定泡沫的方法通常依赖于改变流体粘度，但是团队的发现清楚地证明了破裂气泡数和薄膜消失的速率都不受粘度影响。结合“穿透”模式的主导作用，未来防止泡沫破裂的方式可能着重于结合多种表面活性剂以使薄膜更耐受液滴冲击。
翻译：王嘉钰
审校：胡佳仪
引进来源：首都大学东京
京公网安备11010502039775号
