Le collisioni tra bolle o goccioline sospese nel liquido sono più complesse di quanto si pensasse in precedenza. I ricercatori KAUST hanno dimostrato che le condizioni che dovrebbero promuovere la coalescenza possono effettivamente portare alla bolla o alla coppia di goccioline che rimbalzano l'una sull'altra.

La scoperta potrebbe avere implicazioni per molte applicazioni che coinvolgono sistemi colloidali di fluidi che non si mescolano, fluidi immiscibili, compresi i prodotti alimentari, come condimenti per insalate a base di olio e aceto, cosmetici e lavorazione del petrolio greggio.

Teoricamente, quando una bolla raggiunge la superficie di un liquido puro, la sottile pellicola di liquido tra la bolla e l'aria sovrastante dovrebbe defluire rapidamente, permettendo alla bolla di fondersi con l'aria. Lo stesso ci si aspetterebbe quando due bolle si incontrano all'interno del liquido o quando due gocce d'olio si uniscono nell'acqua. "Però, in condizioni pratiche, anche tracce di contaminazione o tensioattivo aggiunto possono immobilizzare il sottile film liquido all'interfaccia, rendendo il fenomeno molto difficile da indagare, "dice Ivan Vakarelski, un ricercatore nel laboratorio di Sigurdur Thoroddsen.

Thoroddsen, Vakarelski e i loro colleghi hanno ora condotto esperimenti di collisione di bolle e goccioline in un fluido che può essere prodotto in forma ultrapura. "Usiamo un liquido fluorocarbonico, che ci ha permesso di prevedere con precisione gli effetti della mobilità dell'interfaccia, "Dice Vakarelski.

Per confrontare la coalescenza su una superficie ad alta mobilità con una superficie immobilizzata, il team ha effettuato una serie di misurazioni in un'interfaccia liquido-aria di fluorocarburi e una seconda serie di misurazioni in un'interfaccia liquido-acqua di fluorocarburi. Come previsto, la coalescenza di bolle e goccioline nell'interfaccia fluorocarbonio-aria altamente mobile era di diversi ordini di grandezza più veloce rispetto all'interfaccia immobilizzata fluorocarburo-acqua, dove il sottile film liquido era molto più lento a drenare. "Però, questo è solo per i casi in cui bolle o goccioline si avvicinano abbastanza lentamente da fondersi senza rimbalzare indietro, "Dice Vakarelski.

Controintuitivamente, le bolle o le goccioline che raggiungevano l'interfaccia liquido-aria altamente mobile del fluorocarburo rimbalzavano sull'interfaccia molto più fortemente che dall'interfaccia immobilizzata. Il motivo è che c'è meno attrito sull'interfaccia mobile e quindi meno energia viene persa durante il rimbalzo. "Per quello che ci risulta, i nostri studi e simulazioni sono i primi a dimostrare un maggiore effetto di rimbalzo dovuto alla mobilità dell'interfaccia, "Dice Vakarelski.

"Comprendere questo nuovo effetto aiuterà a migliorare la previsione e la manipolazione della stabilità del sistema colloidale, di grande importanza pratica per i cosmetici e le emulsioni alimentari, lavorazione del petrolio greggio e funzionamento di dispositivi microfluidici, " aggiunge Thoroddsen.