I ricercatori della Tokyo Metropolitan University hanno rivelato come le schiume liquide collassano osservando i singoli eventi di collasso con la microscopia video ad alta velocità. Hanno scoperto che le crepe nei film hanno portato a un fronte liquido sfuggente che spazza via il bordo del film originale, inverte la sua forma, e rilascia una goccia, che colpisce e rompe altri film. Le loro osservazioni e il modello fisico forniscono informazioni chiave su come rendere le schiume più o meno resistenti al collasso.

Capire come collassano le schiume è una faccenda seria. Che si tratti di garantire che le schiume antincendio aderiscano abbastanza a lungo da spegnere le fiamme, pulizia di schiume tossiche in mari e fiumi, o semplicemente ottenere la lievitazione perfetta su una torta, conoscere il modo in cui i materiali in schiuma collassano è fondamentale per adattare le loro proprietà, sia per mantenere le schiume in giro più a lungo o aiutarle a scomparire più velocemente.

Un team guidato dal Prof. Rei Kurita della Tokyo Metropolitan University ha condotto esperimenti di videomicroscopia ad alta velocità su schiume liquide. Generando schiume racchiuse tra due sottili, lastre trasparenti, hanno accesso diretto all'intera gamma di fenomeni complessi che si verificano quando iniziano a crollare. Nei lavori precedenti, hanno dimostrato che un modo chiave in cui le schiume collassano è attraverso la generazione di goccioline quando i singoli film si rompono. Queste goccioline volano via ad alta velocità e rompono altre pellicole circostanti, portando a una cascata di rotture che provocano la rottura della schiuma. Ancora, non si sapeva ancora come si fossero formate esattamente le goccioline. È importante sottolineare che non era chiaro quando si fossero formate le goccioline e quando no.

Ora, il team ha iniziato a svelare il complesso meccanismo alla base del modo in cui vengono prodotte queste goccioline. Quando si forma una crepa iniziale in un film, il film si allontana e lascia una linea traballante di liquido dove si trovava il bordo del film originale, chiamato il bordo del plateau verticale rilasciato (RVPB). Mentre vacilla, c'è un accumulo di liquido al centro del RVPB. Quando si crea un'ulteriore crepa nel film rimanente, si crea una linea sfuggente di liquido, che spazza via l'RVPB.

interessante, i video hanno mostrato che questo fronte ha la tendenza a invertire la forma mentre viaggia. Il team ha scoperto che ciò è in gran parte dovuto a un effetto inerziale, poiché la parte centrale più pesante si muove meno sotto una forza costante. È importante sottolineare che è questa inversione che alla fine provoca il rilascio di una goccia, l'avvio di una cascata di eventi di rottura del film. Il loro lavoro è in contrasto con le precedenti indagini che hanno esaminato singoli film in piedi; l'accumulo di liquido nel mezzo di RVPB è possibile solo all'interno di schiume, dove il liquido può essere fornito da film e bordi circostanti. È stato dimostrato che il modello fisico sviluppato per descrivere la dinamica fornisce previsioni affidabili della velocità frontale e delle relative scale temporali.

Finalmente, il team ha sostituito i reagenti di laboratorio con un detergente domestico e ha ripetuto l'esperimento, creando una schiuma molto più duratura. Quando una bolla è scoppiata a lato, hanno trovato un simile accumulo di liquido al centro degli RVPB, anche se notevolmente inferiore a prima. La maggiore elasticità della pellicola significava anche che era estremamente improbabile che si formassero due crepe nella stessa pellicola; ciò significava che non si formavano goccioline, cioè., nessun collasso di bolle collettive:alla luce del meccanismo sopra individuato, ciò dimostra in modo conclusivo che sia il minor trasporto all'interno degli RVPB sia il minor numero di crepe hanno contribuito direttamente alla stabilità della schiuma. Intuizioni come queste sono vitali per guidare la progettazione di nuovi materiali in schiuma con proprietà migliorate; il team spera che il loro lavoro possa ispirare materiali isolanti all'avanguardia, detersivi, prodotti alimentari e cosmetici.