Físicos quebraram recorde ao manter uma bolha intacta por mais de um ano

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Bolhas de sabão; bolas de gude de gás à base de água; e bolas de gude de gás de água-glicerol. Créditos: Roux et. al., Phys. Rev. Fluids, 2022.

Por Michelle Starr
Publicado na ScienceAlert

Quando você pensa na palavra “efêmero”, muitas pessoas imediatamente evocam a imagem de uma bolha de sabão: delicada, linda e desaparece em um piscar de olhos (ou talvez dure por mais algumas poucas piscadas).

Agora, uma equipe de físicos liderada por Aymeric Roux, da Universidade de Lille, na França, desafiou esse clichê, criando uma bolha que manteve sua forma por um recorde de 465 dias.

Embora talvez não seja tão bonita quanto a iridescência cintilante e móvel das bolhas de sabão, a criação da equipe, feita com a ajuda de glicerina (também conhecida como glicerol), pode ajudar os cientistas a desenvolver novos materiais, como espumas e filmes.

“Mostramos que cobrir uma camada de bolha d’água com micropartículas inibe a drenagem induzida pela gravidade e que a adição de glicerol leva a um estado estável, em que a evaporação da água é contrabalançada pela higroscopicidade do glicerol, que absorve as moléculas de água contidas no ar ambiente”, escreveram em seu estudo. “Isso resulta em bolhas que podem manter sua integridade em uma atmosfera padrão por mais de um ano, sem evolução significativa de seu raio”.

Geralmente, existem três coisas que contribuem para a curta vida útil de uma bolha em um ambiente atmosférico. A gravidade pode drenar o material da membrana da bolha; a evaporação pode diminuir a quantidade de líquido presente; e a própria presença de minúsculos núcleos no ar pode desestabilizar a coisa toda.

Para ver se eles poderiam expandir a vida útil da bolha, a equipe recorreu a uma invenção recente chamada “bolas de gude de gás“. São bolhas de gás cujas camadas são feitas de partículas líquidas e parcialmente umedecidas, cercadas por gás ambiente.

As partículas, geralmente uma espécie de polímero ou plástico, permitem que as bolas de gudes mantenham a integridade estrutural mesmo quando tocadas.

Roux e seus colegas queriam ver se poderiam fazer uma bolinha de gás permanecer intacta por um longo período de tempo, então eles experimentaram diferentes tipos de bolhas. Bolhas de sabão foram incluídas como ponto de comparação, e a equipe também construiu bolinhas de gás de partículas de náilon e água, e partículas de náilon e uma mistura de água e glicerol.

As bolhas de sabão, naturalmente, não duraram muito – não mais que um minuto. As bolinhas de gás à base de água se saíram melhor, sobrevivendo por durações entre 6 e 60 minutos.

As bolas de gude de glicerol-água, por outro lado, sobreviveram um tempo espetacularmente longo, mais de 101 dias, com a maior duração de 465 dias.

Isso, observa a equipe, é o resultado da adição de glicerol. Essa substância é um material higroscópico – ou seja, absorve fácil e rapidamente a umidade do ambiente ao redor, ou da atmosfera.

As partículas de náilon evitam que a membrana da bolha escoe gravitacionalmente; o glicerol, absorvendo a umidade da atmosfera, repõe o que evapora. À medida que esses dois fenômenos são neutralizados, a bolha também se torna impermeável a ser estourada por esses núcleos de gás que se movem no ar.

Foi isso que permitiu que a bolha mantivesse sua estrutura por períodos tão longos.

“Mostramos que bolhas de ar que mantêm sua integridade por mais de um ano podem ser produzidas de maneira simples, substituindo surfactantes por partículas parcialmente umectantes e água por uma mistura de água/glicerol”, escreveram os pesquisadores.

A equipe também construiu um modelo detalhado das propriedades do material e usou esse modelo para criar outras estruturas, como uma pirâmide estendida sobre uma estrutura de metal, mergulhando-a no material e levantando-a lentamente. Pelo menos uma das pirâmides que a equipe criou sobreviveu por 378 dias no momento em que escreveram o estudo.

Essas conquistas notáveis ​​sugerem que toda uma nova classe de objetos pode ser criada a partir dessa mistura de materiais, observam os pesquisadores – com propriedades físicas e químicas que ainda não foram descobertas.

A pesquisa foi publicada na Physical Review Fluids.