泡泡膜顏色與厚度的關系 | 來源:physics.stackexchange.com
泡泡膜顏色與厚度的關系 | 來源:soapbubble.dk
相信大家都有經驗,假如泡泡顏色變成了黃昏時天空的那種金色,就說明泡泡快要破了 。那么泡泡變薄的原因是什么呢,一是在重力作用下泡泡水會向下流動,二是泡泡的比表面積巨大,蒸發劇烈,使得泡泡很快變薄 。
●大泡泡配方●
有了上面那些知識,現在就來解答“為什么用洗潔精配成的泡泡水吹不出很多泡泡”這個童年迷思 。
不知大家發現沒有,自制的泡泡水吹出來的泡泡顏色沒有那么鮮艷,甚至有點發灰,一下子就破了 。根據上面泡泡顏色和膜厚的關系,就很好理解:自制泡泡水吹出來的泡泡的膜很薄,很輕易破 。那怎樣才能讓泡泡膜變厚,并且維持比較長的時間呢?
和大家一樣,有很多人也對這件事兒好奇,所以就有個在線的Wiki [3],專門分享泡泡水的配方和將泡泡吹大、吹多的方法 。
確實,泡泡水的配方可不是洗潔精加水那么簡樸(那時的小腦袋想盡辦法也不過是加大洗潔精的濃度,或者是換一種洗滌劑) 。一般來說,有以下成分:去離子水、表面活性劑、甘油、聚合物、pH調節劑 。
下面小編來給大家一一解釋這些成分的作用 。
水是作為溶劑的,這大家都知道,但為什么要強調用去離子水?生活在水質比較硬的地方小可愛就知道,用肥皂洗澡的時候,會發現肥皂水上面有一層浮渣 。這些浮渣大部分其實不是人體的污垢,而是硬水中的鈣鎂離子和肥皂中的硬脂酸鈉生成了溶解度更小的硬脂酸鈣和硬脂酸鎂,浮在了水面上 。所以,為了讓表面活性劑發揮最好的性能,最好用去離子水 。
在配方中當然少不了表面活性劑了,常見的有很多,洗潔精、洗手液、洗衣液等等都可以 。至于甘油,其實沒有什么特殊的作用,主要是因為下面要用到的粘結劑不太溶于水,需要甘油來幫助它們溶解 。
至于泡泡水中需要添加聚合物,很多人就可能就不知道了 。它不僅能讓泡泡膜變厚,還能讓泡泡延展開來后更不輕易破裂 。還記得前面說到了泡泡膜的三明治結構嗎?聚合物也有減緩泡泡膜水分蒸發的作用,讓泡泡維持更長的時間 。常見的聚合物添加劑有聚環氧乙烷(PEO)、瓜爾豆膠、聚乙烯醇(PVA,膠水中的就是它)等 。
聚環氧乙烷PEO | 來源:Wikipedia
瓜爾豆膠 | 來源:Wikipedia
說到泡泡水中的聚合物,就不得不說一下美國埃默里大學的賈斯汀·伯頓(Justin Burton)副教授 。他在巴塞羅那開會的時候看見街頭藝人表演吹出了巨大的泡泡,不由得想知道巨大的泡泡為什么能維持那么大的表面積而不至于破裂 [4] 。于是他回到家研究泡泡的配方,并發現了Soap Bubble Wiki這個網站(就是參考資料[3]的那個網站) 。經過實驗,他發現聚合物對大泡泡的產生起了至關重要的作用 。于是他就指導自己的研究生在實驗室吹泡泡玩,研究聚合物畢竟為何能讓大泡泡不易破裂 。然后就在Physical Review Fluids上發了一篇論文(見參考資料[5]),并且他的研究生還憑這個工作碩士畢業了(這也可以???) 。
言歸正傳,配方中的pH調節劑主要是泡打粉、檸檬酸等 。其實不用這些pH調節劑就可以獲得很好的泡泡水了,但是一些人發現加了pH調節劑后可以讓泡泡更輕易閉合,并且延長泡泡的壽命 。
Soap Bubble Wiki給初學者提供了一個入門配方,請大家備好小馬扎:1kg去離子水,40~65g洗潔精、1.5g瓜爾豆膠,2g泡打粉,適量甘油或酒精[6] 。除了配方,吹大泡泡的工具也很重要,下面這種自制的工具能吸取盡可能多的泡泡水,吹出大泡泡 。還專門有個網站收集大泡泡的世界紀錄(見參考資料 [7]) 。
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