Le schiume sono onnipresenti nella nostra vita quotidiana, dalle bollicine della nostra birra alla schiuma del nostro dentifricio. Sono inoltre utilizzati in un'ampia varietà di applicazioni industriali, come la lavorazione alimentare, i cosmetici e i prodotti farmaceutici.
La stabilità delle schiume è un fattore critico in molte di queste applicazioni. Se una schiuma crolla troppo rapidamente, può perdere la sua funzione o addirittura diventare pericolosa. Ad esempio, la schiuma di un estintore deve essere sufficientemente stabile da soffocare le fiamme, mentre la schiuma di una crema da barba deve essere in grado di mantenere la sua forma abbastanza a lungo da consentire all'utente di applicarla sul viso.
Nonostante la loro importanza, i meccanismi attraverso i quali le schiume collassano non sono completamente compresi. Ciò è dovuto in parte al fatto che le schiume sono sistemi complessi che possono essere influenzati da una varietà di fattori, come la tensione superficiale del liquido, la viscosità del liquido e la presenza di tensioattivi.
In un nuovo studio, i ricercatori dell’Università della California, a Santa Barbara, hanno identificato due distinti meccanismi fisici per il collasso delle schiume semplici. Il primo meccanismo è chiamato "drenaggio e collasso" e si verifica quando il liquido nella schiuma defluisce dalle bolle, provocandone il collasso. Il secondo meccanismo è chiamato “coalescenza delle bolle” e si verifica quando due o più bolle si fondono insieme per formare una bolla più grande.
I ricercatori hanno scoperto che l’importanza relativa di questi due meccanismi dipende dalle proprietà della schiuma. Per le schiume con elevata tensione superficiale, il drenaggio e il collasso sono il meccanismo dominante. Per le schiume con una bassa tensione superficiale, la coalescenza delle bolle è il meccanismo dominante.
Le scoperte del team potrebbero portare a nuovi modi per controllare la stabilità delle schiume. Ad esempio, aggiungendo un tensioattivo ad una schiuma, può essere possibile ridurre la tensione superficiale e aumentare la stabilità della schiuma.
Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Physical Review Letters.
Identifichiamo due distinti meccanismi fisici per il collasso delle schiume semplici:drenaggio e collasso e coalescenza delle bolle. Il drenaggio e il collasso si verificano quando il liquido fuoriesce dalla schiuma, provocando il collasso delle bolle. La coalescenza delle bolle si verifica quando due o più bolle si uniscono per formare una bolla più grande. Troviamo che l'importanza relativa di questi due meccanismi dipende dalle proprietà della schiuma. Per le schiume con elevata tensione superficiale, il drenaggio e il collasso sono il meccanismo dominante. Per le schiume con una bassa tensione superficiale, la coalescenza delle bolle è il meccanismo dominante. I nostri risultati forniscono una comprensione fondamentale di come le schiume semplici collassano e potrebbero portare a nuovi modi per controllare la stabilità delle schiume.
