Espumas são encontradas em todos os lugares, em sabonetes e detergentes, merengues, espuma de cerveja, cosméticos e isolamento para roupas e construção. A aplicação de espumas tende a tirar proveito de sua estrutura única, É por isso que entender como sua estrutura pode mudar ao longo do tempo é tão importante.

Pesquisadores da Tokyo Metropolitan University estudaram a dinâmica das espumas. Quando uma gota de água foi adicionada a uma jangada de espuma, as bolhas se reorganizaram para alcançar um novo estado estável. A equipe descobriu que o movimento da bolha era qualitativamente diferente, dependendo da gama de tamanhos de bolha presentes. Junto com analogias com materiais emperrados, essas descobertas podem inspirar o design de novos materiais de espuma para a indústria.

O time, liderado pelo Prof. Rei Kurita da Universidade Metropolitana de Tóquio, vem estudando espumas líquidas como as feitas com detergente e água. Eles estavam interessados ​​em entender como as bolhas de uma espuma se reorganizavam. Embora estudos anteriores geralmente apliquem uma força à espuma com um cutucão na lateral, a equipe adotou o método muito mais suave de adicionar uma pequena quantidade de água, preservando as bolhas, mas mudando as condições o suficiente para que as bolhas se reorganizem e encontrem um novo estado estável. Isso tornou muito mais fácil ver como cutucões ou perturbações ambientais sutis levam a pequenas, eventos de relaxamento de bolha isolados.

Filmando as bolhas se reorganizando, a equipe mostrou pela primeira vez que os rearranjos eram fundamentalmente diferentes, dependendo da gama de tamanhos de bolhas presentes na espuma. Quando as bolhas eram quase do mesmo tamanho, ou monodisperso, eles se organizaram em um hexagonal, formação de favo de mel. Ao adicionar água, as bolhas que se moviam tendiam a embaralhar na mesma direção em longas distâncias, ao longo das linhas do favo de mel. Por outro lado, quando havia muitas partículas pequenas e grandes, o arranjo inicial era muito menos ordenado. Os rearranjos nesta espuma polidispersa foram aleatórios, com bolhas adjacentes movendo-se em todas as direções. Os vídeos que eles gravaram permitiram que a equipe extraísse uma extensão de correlação dinâmica, a escala de comprimento sobre a qual as bolhas se movem em direções semelhantes. Rastrear como esse comprimento muda sob diferentes condições é crucial para colocar materiais de espuma dentro da ampla estrutura da física da matéria condensada. Interessantemente, o movimento correlacionado único observado na espuma hexagonal não dependia do contato das bolhas adjacentes:elas simplesmente precisavam estar próximas o suficiente para formar padrões bem ordenados.

A equipe passou a comparar esse comportamento a simulações de embalagens de partículas macias com diferentes faixas de tamanhos. Eles encontraram um comportamento muito semelhante, mostrando claramente que isso não era uma peculiaridade das espumas líquidas, mas uma característica geral de partículas macias que foram comprimidas. Esses insights sobre como as espumas reagem aos mais sutis sinais ambientais podem um dia informar como as espumas são mantidas estáveis ​​ou fluidas, e como materiais suaves emperrados são manuseados em processos industriais.