Για να εξαπλωθεί ή να ολισθήσει; Οι επιστήμονες αποκαλύπτουν πώς οι αφροί στις επιφάνειες

Οι επιστήμονες έχουν αποκαλύψει νέες ιδέες για το πώς οι αφροί εξαπλώνονται ή ολισθαίνουν στις επιφάνειες, μια ανακάλυψη που θα μπορούσε να οδηγήσει σε προόδους σε βιομηχανίες που κυμαίνονται από την επεξεργασία τροφίμων σε προϊόντα προσωπικής φροντίδας.

Οι αφροί είναι πανταχού παρόντες στην καθημερινή μας ζωή, από τις φυσαλίδες στον πρωινό μας καφέ μέχρι το αφρό στο σαμπουάν μας. Χρησιμοποιούνται επίσης σε ένα ευρύ φάσμα βιομηχανικών εφαρμογών, όπως η συσκευασία τροφίμων, τα προϊόντα προσωπικής φροντίδας και η καταπολέμηση της πυρκαγιάς.

Η ικανότητα των αφρού να εξαπλώνεται ή να ολισθαίνει στις επιφάνειες είναι σημαντική σε πολλές από αυτές τις εφαρμογές. Για παράδειγμα, η εξάπλωση του αφρού είναι απαραίτητη για την αποτελεσματική συσκευασία των τροφίμων, καθώς επιτρέπει στον αφρό να γεμίσει το δοχείο και να προστατεύει τα τρόφιμα από ζημιές. Ομοίως, η ολίσθηση του αφρού είναι σημαντική στα προϊόντα προσωπικής φροντίδας, καθώς επιτρέπει στον αφρό να εφαρμόζεται εύκολα στο δέρμα ή τα μαλλιά.

Παρά τη σημασία της εξάπλωσης και της ολίσθησης αφρού, οι υποκείμενοι μηχανισμοί πίσω από αυτά τα φαινόμενα δεν είναι καλά κατανοητοί. Αυτό οφείλεται εν μέρει στη σύνθετη φύση των αφρού, οι οποίοι αποτελούνται από διασπορά φυσαλίδων αερίου σε υγρό.

Σε μια νέα μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Physical Review Fluids, οι επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας, η Σάντα Μπάρμπαρα και το Πανεπιστήμιο του Σικάγο χρησιμοποίησαν ένα συνδυασμό πειραμάτων και προσομοιώσεων υπολογιστών για να διερευνήσουν την εξάπλωση και την ολίσθηση των αφρού στις επιφάνειες.

Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η εξάπλωση του αφρού οδηγείται από την επιφανειακή τάση του υγρού. Η επιφανειακή τάση είναι η τάση ενός υγρού για την ελαχιστοποίηση της επιφάνειας της. Όταν ο αφρός τοποθετείται σε μια επιφάνεια, η επιφανειακή τάση του υγρού τραβά τα σταγονίδια αφρού προς το ένα το άλλο, προκαλώντας την εξάπλωση του αφρού.

Οι ερευνητές διαπίστωσαν επίσης ότι η ολίσθηση του αφρού οδηγείται από τη διατμητική τάση μεταξύ του αφρού και της επιφάνειας. Η διατμητική τάση είναι η δύναμη ανά περιοχή μονάδας που εφαρμόζεται εφαπτόμενα σε μια επιφάνεια. Όταν ο αφρός τοποθετείται σε μια επιφάνεια, η διατμητική τάση μεταξύ του αφρού και της επιφάνειας προκαλεί την ολίσθηση του αφρού.

Τα ευρήματα αυτής της μελέτης παρέχουν νέες γνώσεις στους μηχανισμούς πίσω από την εξάπλωση και την ολίσθηση του αφρού. Αυτή η γνώση θα μπορούσε να οδηγήσει σε προόδους σε βιομηχανίες που κυμαίνονται από την επεξεργασία τροφίμων έως τα προϊόντα προσωπικής φροντίδας, όπου είναι απαραίτητη η ικανότητα ελέγχου της εξάπλωσης και της ολίσθησης των αφρού.