Bańka mydlana przetrwała 465 dni. Jak to możliwe?

Typowa bańka mydlana unosi się kilkadziesiąt sekund, po czym pęka. Fizykom udało się stworzyć taką, która przetrwała ponad rok. Jak tego dokonali?
Bańka mydlana przetrwała 465 dni. Jak to możliwe?

Gdy myślimy o czymś nietrwałym, na myśl przychodzą mydlane bańki. Lecz fizykom z Uniwersytetu w Lille udało się przedłużyć ich trwanie o ponad rok. Stworzona przez nich rekordzistka przetrwała 465 dni, czyli ponad rok i trzy miesiące.  

Nie była to jednak zwykła bańka z mydlanej wody. Badacze wykorzystali specjalną mieszaninę wody, gliceryny i mikroskopijnych cząstek tworzywa sztucznego.  

„Wykazaliśmy, że pokrycie bańki warstwą wody z mikrocząsteczkami hamuje odpływ grawitacyjny. Dodatkowo glicerol stabilizuje stan, w którym parowanie wody jest przeciwważone przez higroskopijność glicerolu pochłaniającego cząsteczki wody z powietrza”, piszą badacze w pracy opublikowanej w „Physical Review Fluids”. 

Gliceryna i mikroskopijne cząstki nylonu. Tak powstała bańka, która utrzymywała się ponad rok 

Kluczem do przedłużenia życia baniek okazały się mikroskopijne cząsteczki nylonu – czyli poliamidowego tworzywa stosowanego głównie do produkcji tkanin, lin i żyłek. Cząsteczki nylonu nadały bańkom trwałość i nie pękały po dotknięciu. Przede wszystkim jednak, jak tłumaczą badacze, cząsteczki te zatrzymują molekuły wody, która pod wpływem siły ciążenia spływa w dół bańki. Gdy woda spływa z góry bańki, staje się ona cieńsza – a poniżej pewnej grubości nie jest w stanie się już utrzymać i kończy się to jej pęknięciem. 

W eksperymentach jednak okazało się, że nanocząsteczki przedłużają życie baniek przeciętnie do kilku minut. Rekordowe bańki z wody i nanocząsteczek przetrwały godzinę. To dlatego, że cienka warstwa wody, z której tak naprawdę bańka jest stworzona, szybko wysycha. Gdy stanie się zbyt cienka – jak już wiemy – bańka pęka. 

Kluczem do przedłużenia życia baniek okazał się glicerol (popularnie zwany gliceryną). Ma on właściwości higroskopijne, czyli pochłania cząsteczki wody z powietrza. Dodanie glicerolu zapobiega utracie wody przed bańkę i szybkiemu jej zniszczeniu. 

Bańka mydlana przegrywa z glicerynową. I co z tego wynika?

Z trwałych baniek można budować struktury. Czy coś z nich kiedyś powstanie? 

Badacze nie poprzestali na banalnych bańkach – wykorzystali swoje eksperymenty i modele, by stworzyć inne struktury stworzone z podobnych cienkich błon rozpiętych między drucikami. Taka rekordowa piramida przetrwała w laboratorium 378 dni. 

Choć brzmi to jak dziecięca zabawa, badania właściwości materiałów są ważną dziedziną fizyki i chemii. Niezwykle odporne włókna aramidowe odkryła przez przypadek w 1965 r. Stephanie Kwolek, chemiczka polskiego pochodzenia. Dziś włókna te – pod nazwą kewlaru – stosowane są m.in. w kamizelkach kuloodpornych, kaskach i hełmach, odzieży motocyklowej, nartach, rakietach tenisowych oraz kablach światłowodowych. 

Być może z nowych, trwałych baniek również kiedyś powstanie coś pożytecznego

Źródła: Science AlertPhysical Review Fluids.