Дослідники дійшли висновку, що ключовим компонентом рідини, що дозволяє створювати рекордно великі мильні бульбашки, є гідрофільні полімери з довгими молекулами. Це відкриття дозволило вченим виробити алгоритм, за яким можна надувати рекордно великі бульбашки з площею поверхні близько 100 квадратних метрів, пишуть автори в препринті на сервері arXiv.org.
Оновлено:у січні 2020 року стаття була опублікована в
За останні два десятиліття любителі надувати мильні бульбашки кілька разів збільшували рекордні параметри створюваних плівок. Поточний рекорд за обсягом вільно летить міхура належить американцеві Гері Перлману (Gary Pearlman), який 20 липня 2015 року надув міхур об'ємом 96,27 кубічних метрів. Спрощуючи форму такої бульбашки до сфери, виходить, що його діаметр дорівнював 5,7 метрам, а площа поверхні становила приблизно 101 квадратний метр.
Гері використовував дві вудки з натягнутими між ними нитками, які він опускав у суміш води, мила і полімерних добавок. На wiki-сайті міжнародної спільноти любителів надувати бульбашки міститься безліч отриманої досвідченим шляхом інформації про найкращі техніки надування і кращі компоненти, але відсутнє теоретичне узагальнення результатів.
Мильні ентузіасти давно знають, що найкращі бульбашки виходять з суміші води, поверхнево-активної речовини (зазвичай використовуються засоби для миття посуду) і полімера, причому в якості останнього варто використовувати поліетиленгліколь, що володіє безліччю, або харчову добавку гуарова камедь.
Співробітники американського Університету Еморі вирішили докладніше вивчити фізику і хімію завдання з надування мильних бульбашок. Вчені використовували досить простий систематичний підхід: перебирали різні співвідношення компонентів і досліджували властивості отримуваної речовини різними способами.
Першим випробуванням був крапельний тест, в рамках якого крапля суміші відривалася від піпетки, а цей процес записувався за допомогою високошвидкісної камери. Особлива увага при цьому приділялася тому, що формується при відриві шлейфу речовини між краплею і піпеткою.
У другому досвіді вимірювалася товщина плівок. Для цього автори натягували плівку між П-подібним контуром з бавовняної нитки, а дані зчитували за допомогою інфрачервоного сенсора, який показував динаміку витончення перед розривом і вплив полімерів на збільшення тривалості існування плівки.
Автори дійшли висновку, що найбільш стійкі бульбашки виходять при розведенні не надто великих концентрацій полімерів, причому це повинна бути суміш полімерів з різними молекулярними вагами. Це було доведено за допомогою додавання «зістареного» поліетиленгліколю, що лежав у прозорій упаковці протягом півроку - в такому випадку світло руйнує частину молекулярних зв'язків, створюючи молекули різної довжини. Тим не менш, детальної теорії, чому саме такі параметри є оптимальними, досі немає.
Також вченим вдалося довести, що на граничний розмір бульбашок впливають атмосферні умови. Оскільки плівка рветься при витонченні до критичної величини, то необхідно протистояти цьому процесу. Полімери допомагають цьому (повноцінної теорії цього також поки немає, але однозначно існує оптимальна концентрація), а прискорюють його гравітація і випаровування. Однак швидкість випаровування залежить від навколишнього вологості, тому варто надувати міхур у спекотні вологі дні. Втім, любителі це знали і так.
Раніше фізики розробили модель, що описує правильний процес видування мильних бульбашок, описали два способи їх отримання і розібралися в їх замерзанні.