SuaraSekitar Terkini Kumpulan Berita dan Informasi dari berbagai sumber yang terpercaya
Daftar Isi
Membuat yang fana lebih permanen —
Satu gelembung gas bertahan selama 465 hari, rekor dunia untuk jenis objek ini.
Cangkang kelereng (gelembung) air/gas gas tetap cair dan bulat bahkan setelah 101 hari, dan bereaksi sebagai film cair saat ditusuk. Gelembung buatan manusia ini dapat digunakan untuk membuat busa yang stabil.
SEBUAH. Roux dkk., 2022
Meniup gelembung sabun tidak pernah gagal untuk menyenangkan anak batin seseorang, mungkin karena mereka pada dasarnya fana, meledak setelah hanya beberapa menit. Sekarang, fisikawan Prancis telah berhasil menciptakan “gelembung abadi” dari partikel plastik, gliserol, dan air, menurut sebuah makalah baru yang diterbitkan dalam jurnal Physical Review Fluids. Gelembung terpanjang yang mereka buat bertahan selama 465 hari.
Gelembung telah lama memesona fisikawan. Misalnya, fisikawan Prancis pada tahun 2016 menyusun model teoretis untuk mekanisme yang tepat tentang bagaimana gelembung sabun terbentuk ketika semburan udara mengenai film sabun. Para peneliti menemukan bahwa gelembung hanya terbentuk di atas kecepatan tertentu, yang pada gilirannya tergantung pada lebar pancaran udara.
Pada tahun 2018, kami melaporkan tentang bagaimana matematikawan di Applied Math Lab New York University telah menyempurnakan metode untuk meniup gelembung sempurna berdasarkan serangkaian eksperimen dengan film tipis bersabun . Para ahli matematika menyimpulkan bahwa yang terbaik adalah menggunakan tongkat melingkar dengan keliling 1,5 inci (3,8 cm) dan meniup perlahan dengan kecepatan 2,7 inci per detik (6,9 cm/s). Tiup dengan kecepatan lebih tinggi dan gelembung akan pecah. Jika Anda menggunakan tongkat yang lebih kecil atau lebih besar, hal yang sama akan terjadi.
Dan pada tahun 2020, fisikawan menetapkan bahwa bahan utama untuk menciptakan gelembung raksasa adalah pencampuran dalam polimer dengan panjang untaian yang bervariasi. Itu menghasilkan film sabun yang mampu meregang cukup tipis untuk membuat gelembung raksasa tanpa pecah. Untaian polimer menjadi terjerat, seperti bola rambut, membentuk untaian yang lebih panjang yang tidak ingin pecah. Dalam kombinasi yang tepat, polimer memungkinkan film sabun mencapai ‘titik manis’ yang kental tetapi juga melar—hanya tidak terlalu melar hingga robek. Memvariasikan panjang untaian polimer menghasilkan film sabun yang lebih kuat.
Para ilmuwan juga tertarik untuk memperpanjang umur gelembung. Gelembung secara alami berbentuk bola: volume udara yang terbungkus dalam kulit cair yang sangat tipis yang mengisolasi setiap gelembung dalam busa dari tetangganya. Gelembung berutang geometri mereka ke fenomena tegangan permukaan, gaya yang muncul dari tarik-menarik molekul. Semakin besar luas permukaan, semakin banyak energi yang dibutuhkan untuk mempertahankan bentuk tertentu, itulah sebabnya gelembung berusaha untuk mengambil bentuk dengan luas permukaan terkecil: bola. 
Memperbesar / Perbandingan masa pakai tiga jenis gelembung. (a) Gelembung sabun, 1 menit; (b) kelereng gas air, 6-9 menit; (c) marmer gas air/gliserol, 101+ hari.
SEBUAH. Roux dkk,. 2022
Namun, sebagian besar gelembung meledak dalam beberapa menit dalam atmosfer standar. Seiring waktu, tarikan gravitasi secara bertahap mengalirkan cairan ke bawah, dan pada saat yang sama, komponen cairan perlahan menguap. Saat jumlah cairan berkurang, “dinding” gelembung menjadi sangat tipis, dan gelembung kecil dalam busa bergabung menjadi yang lebih besar. Kombinasi dari dua efek ini disebut “kasar.” Menambahkan beberapa jenis surfaktan menjaga tegangan permukaan dari gelembung yang runtuh dengan memperkuat dinding film cair tipis yang memisahkannya. Tapi akhirnya yang tak terhindarkan selalu terjadi.
Pada tahun 2017, fisikawan Prancis menemukan bahwa cangkang bola yang terbuat dari mikrosfer plastik dapat menyimpan gas bertekanan dalam volume kecil. Para fisikawan menjuluki benda-benda itu sebagai “kelereng gas”. Benda-benda tersebut terkait dengan apa yang disebut kelereng cair—tetesan cairan yang dilapisi dengan manik-manik mikroskopis yang menolak cairan, yang dapat berguling-guling di permukaan padat tanpa pecah. Sementara sifat mekanik kelereng gas telah menjadi subyek beberapa penelitian, tidak ada yang melakukan eksperimen untuk mengeksplorasi umur panjang kelereng.
Jadi Aymeric Roux dari Universitas Lille dan beberapa rekan memutuskan untuk mengisi celah itu. Mereka bereksperimen dengan tiga jenis gelembung yang berbeda: gelembung sabun standar, kelereng gas yang dibuat menggunakan air, dan kelereng gas yang dibuat dengan air dan gliserol. Untuk membuat kelereng gas mereka, Roux et al.
menyebarkan partikel plastik di permukaan penangas air, yang saling menempel membentuk rakit granular. Kemudian peneliti menyuntikkan sedikit udara dengan jarum suntik tepat di bawah rakit untuk membentuk gelembung dan menggunakan sendok untuk mendorong gelembung di atas rakit sampai seluruh permukaan setiap gelembung dilapisi dengan partikel plastik.
Memperbesar / Masa pakai film cair yang dipasang pada bingkai logam. (L) bingkai horizontal; (R) rangka piramida.
A. Roux dkk., 2022
Gelembung sabun standar meledak dalam a menit atau lebih, seperti yang diharapkan. Tapi Roux et al. menemukan bahwa lapisan partikel plastik secara signifikan menetralkan proses drainase untuk kelereng gas berbasis air, yang runtuh antara enam dan 60 menit. Untuk memperpanjang umur lebih jauh, para peneliti juga perlu menetralkan penguapan.
Jadi mereka menambahkan gliserol ke dalam air. Menurut penulis, gliserol memiliki konsentrasi tinggi gugus hidroksil, yang pada gilirannya memiliki afinitas yang kuat dengan molekul air, menciptakan ikatan hidrogen yang kuat. Jadi gliserol lebih mampu menyerap air dari udara, sehingga mengkompensasi penguapan. Kelereng gas air/gliserol bertahan lebih lama secara signifikan: dari lima minggu hingga 465 hari, memungkinkan para peneliti menentukan rasio terbaik air-terhadap-gliserol—resep sempurna untuk kelereng gas berumur panjang.
Pekerjaan para peneliti bahkan melampaui gelembung. Mereka juga mampu membuat film cair komposit yang kuat dan membentuknya menjadi objek yang berbeda dengan mencelupkan bingkai logam di bawah permukaan cairan yang dilapisi dengan lapisan partikel plastik yang macet. Bingkai menangkap film berlapis partikel saat perlahan diangkat kembali ke permukaan. Terutama, Roux et al. mampu membangun bentuk piramida 3D dari film cair air/gliserol. Piramida telah berlangsung selama lebih dari 378 hari (dan terus bertambah).
DOI: Physical Review Fluids, 2022. 10.1103/PhysRevFluids.7.L011601 (Tentang DOI).
Gambar daftar oleh A. Roux et al, 2022