p Pesquisadores da Tokyo Metropolitan University descobriram dois mecanismos distintos pelos quais as espumas podem entrar em colapso, produzindo uma visão sobre a prevenção / aceleração da ruptura da espuma em materiais industriais, por exemplo., alimentos, cosméticos, isolamento e produtos químicos armazenados. Quando uma bolha estourar, eles descobriram que um evento de colapso se propaga via impacto com o recuo do filme e pequenas gotas espalhadas quebrando outras bolhas. Identificar qual mecanismo é dominante em diferentes espumas pode ajudar a adaptá-las para aplicações específicas. p As espumas desempenham um papel fundamental em uma ampla gama de produtos industriais, incluindo alimentos, bebidas, farmacêuticos, produtos de limpeza e cosméticos. Eles têm aplicações de materiais, como isolamento de edifícios, interiores de aeronaves e barreiras anti-chamas. Eles também podem ser uma propriedade indesejada de um produto de espumação em produtos químicos armazenados durante o trânsito. De uma perspectiva científica, eles também constituem uma forma única de matéria, um equilíbrio tênue entre a complexa rede de forças atuando na rede do filme líquido que compõe sua estrutura e a pressão do gás aprisionado em seu interior. Compreender como as espumas se comportam pode render novos insights físicos, bem como maneiras melhores de usá-los.

p Naoya Yanagisawa e a Professora Associada Rei Kurita começaram a observar o colapso das espumas. Eles tomaram uma solução de água, glicerol e um surfactante comum (um agente estabilizador de filme) e criou uma espuma bidimensional comprimida entre duas peças de vidro. Usando uma câmera ultrarrápida e uma agulha, eles foram capazes de quebrar de forma controlada uma bolha na borda da jangada de espuma e observar o colapso coletivo da bolha (CBC). Eles identificaram duas maneiras distintas em que a quebra de uma bolha na borda levou a uma cascata de eventos de quebra em torno dela, um modo de propagação devido à absorção do filme da bolha quebrada no filme líquido circundante, e um modo "penetrante" devido à liberação de gotículas do evento de ruptura voando e rompendo outras bolhas.

p Conforme os investigadores mudaram a quantidade de água no filme, eles identificaram várias tendências principais em como as bolhas reagem em um nível microscópico. Por exemplo, eles descobriram que mais líquido na espuma levou à liberação de gotas mais lentas, que são incapazes de penetrar nos filmes circundantes. Isso foi correlacionado com uma queda drástica no número de bolhas colapsadas; CBCs foram, portanto, crucialmente sustentados pelo modo penetrante de colapso. A velocidade da gota foi determinada pela velocidade na qual o filme retrocedeu; esta velocidade de fluxo foi considerada proporcional à pressão osmótica do filme, ou seja, a pressão na qual um líquido colocado em contato com a espuma é conduzido para a rede de filme. A equipe mostrou que as equações de Navier-Stokes, relações-chave que descrevem como os fluidos se comportam ao longo do tempo, poderia ser usado para explicar essas tendências.

p Uma descoberta importante foi que a alteração da viscosidade do fluido não levou a uma mudança significativa no número de bolhas quebradas. Métodos para estabilizar espumas geralmente dependem da alteração da viscosidade, ainda assim, as descobertas da equipe mostram claramente como o número de bolhas colapsou e a velocidade do filme recuando não foram afetados. Juntamente com o papel dominante desempenhado pelo modo de penetração, estratégias futuras para evitar o colapso da espuma podem, em vez disso, focar na combinação de vários surfactantes para tornar o filme mais resistente ao impacto de gotículas.

p O estudo foi publicado online na revista Relatórios Científicos .