Dois mecanismos físicos distintos identificados para o colapso de espumas simples

As espumas são onipresentes em nossa vida diária, desde as bolhas da cerveja até a espuma da pasta de dente. Eles também são usados ​​em uma ampla variedade de aplicações industriais, como processamento de alimentos, cosméticos e produtos farmacêuticos.

A estabilidade das espumas é um fator crítico em muitas destas aplicações. Se uma espuma colapsar demasiado rapidamente, pode perder a sua função ou até tornar-se perigosa. Por exemplo, a espuma de um extintor de incêndio deve ser estável o suficiente para abafar as chamas, enquanto a espuma de um creme de barbear deve ser capaz de manter sua forma por tempo suficiente para que o usuário possa aplicá-la no rosto.

Apesar da sua importância, os mecanismos pelos quais as espumas colapsam não são totalmente compreendidos. Isto se deve em parte ao fato de que as espumas são sistemas complexos que podem ser influenciados por uma variedade de fatores, como a tensão superficial do líquido, a viscosidade do líquido e a presença de surfactantes.

Em um novo estudo, pesquisadores da Universidade da Califórnia, em Santa Bárbara, identificaram dois mecanismos físicos distintos para o colapso de espumas simples. O primeiro mecanismo é chamado de “drenagem e colapso” e ocorre quando o líquido da espuma é drenado das bolhas, causando seu colapso. O segundo mecanismo é chamado de “coalescência de bolhas” e ocorre quando duas ou mais bolhas se fundem para formar uma bolha maior.

Os pesquisadores descobriram que a importância relativa destes dois mecanismos depende das propriedades da espuma. Para espumas com alta tensão superficial, a drenagem e o colapso são o mecanismo dominante. Para espumas com baixa tensão superficial, a coalescência de bolhas é o mecanismo dominante.

As descobertas da equipe podem levar a novas formas de controlar a estabilidade das espumas. Por exemplo, adicionando um surfactante a uma espuma, pode ser possível reduzir a tensão superficial e aumentar a estabilidade da espuma.

O estudo foi publicado na revista Physical Review Letters.

Resumo

Identificamos dois mecanismos físicos distintos para o colapso de espumas simples:drenagem e colapso, e coalescência de bolhas. A drenagem e o colapso ocorrem quando o líquido é drenado da espuma, causando o colapso das bolhas. A coalescência de bolhas ocorre quando duas ou mais bolhas se fundem para formar uma bolha maior. Descobrimos que a importância relativa destes dois mecanismos depende das propriedades da espuma. Para espumas com alta tensão superficial, a drenagem e o colapso são o mecanismo dominante. Para espumas com baixa tensão superficial, a coalescência de bolhas é o mecanismo dominante. Nossos resultados fornecem uma compreensão fundamental de como as espumas simples colapsam e podem levar a novas maneiras de controlar a estabilidade das espumas.