解开一个常见的谜团：泡沫为什么会破裂？
波士顿大学的机械工程师记录并拍摄了气泡坍塌的过程，在气泡膜的边缘呈现出美丽的波浪形图案，这是肉眼无法看到的。
解开一个常见的谜团：泡沫为什么会破裂？
波士顿大学的机械工程师发现，表面张力——而不是之前认为的重力——是导致气泡变形的原因
从泡澡到碳酸饮料，再到火山喷发的熔岩，气泡——气体被困在液体中形成的气穴——给数学家、物理学家和工程师们提出了一个挑战，他们决心揭开气泡形成和破裂时的动力学规律。
波士顿大学工程学院机械工程与材料科学与工程副教授、流体实验室负责人詹姆斯·伯德（James Bird）说：“我们周围的现象还有很多需要了解。”
在《科学》杂志上发表的一篇新论文中，伯德和该澳门威尼斯人注册网站研究的主要作者亚历山德罗斯·奥拉提斯揭示了气泡在粘性液体（即比水厚得多的液体，如糖蜜或蜂蜜）中坍缩的动力学，他们将这一过程放慢到足以观察空气突然离开气泡膜时发生的情况，这是通常用肉眼看不到的。
机械工程博士生奥拉提斯说：“当第一次澳门威尼斯人注册网站研究这个问题时，人们认为气泡的崩溃是由于重力造成的。”但伯德、奥拉提斯和他们的团队现在已经证明，气泡的最终消亡是由表面张力引起的，而不是重力。表面张力是液体分子聚集在一起以最小化表面积时所呈现的弹性性质。
为了发现这一点，Oratis和他的团队将空气注入不同粘度的硅油中——最高的比水厚300万倍，最低的比水粘稠度高10万倍——然后小心地在气泡上插入一个洞，释放空气，使气泡破裂，并在其边缘形成均匀的皱纹。澳门威尼斯人注册网站研究人员将硅油气泡倒挂、侧挂和向上悬挂，看看它们在不同的位置是否会得到相同的结果。无论气泡的方向和位置如何，也无论气泡在哪里被刺破，在破裂时都会出现相同的图案。
伯德说：“这确实表明，皱纹的数量不是取决于孔的大小和重力，而是表面张力的驱动力。”
许多粘性较低的气泡，比如肥皂水中的气泡，破裂得太快，根本无法形成皱纹。即使在比水厚一百万倍的液体中，气泡的整个破裂也只发生在十分之一秒内。澳门威尼斯人注册网站研究人员使用两台高速摄像机拍摄微小的一厘米气泡——一台摄像机正对着气泡，另一台摄像机正对着侧面——以观察气泡的崩塌，并以瞬间的细节揭示其模式。液体的厚度，以及崩溃发生的速度，都决定了气泡膜周围形成的波浪图案。但在此之前，表面张力并没有被认为是造成这种普遍现象的原因。
“我认为这表明我们的物理直觉，因为我们在日常生活中看到[和体验重力]，可能会被误解，”奥拉蒂斯说。
澳门威尼斯人注册网站研究人员希望他们的发现可以在气泡是关键因素的领域开辟更多的对话，比如在火山等自然环境中，在玻璃制造中，甚至在医疗领域，因为当说话或咳嗽时，跨越气道的液体膜破裂时，呼吸道会形成飞沫。在肺部的这些液体膜中可能会出现相同的褶皱模式，并影响从肺部喷出的空气中气溶胶的数量，这是一种可能的COVID-19传播途径，目前正在科学辩论中。
在他们的论文发表后，伯德甚至收到了一封来自英国科学家的奇怪电子邮件，他注意到一块小陨石的碎片上也有类似的皱纹图案。有没有可能这些是由进入大气层的热量引起的“即时冻结气泡”？科学家提议道。伯德对这种可能性感到震惊，他说目前还没有办法知道。
伯德希望他们的澳门威尼斯人注册网站研究可以“打开一种可能性，你可以在我们以前可能没有注意到的地方看到这种情况发生....（这篇论文的）中心思想希望能够以新的方式激发对话。”
这项澳门威尼斯人注册网站研究得到了美国国家科学基金会和海军澳门威尼斯人注册网站研究办公室的支持。
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