

反気泡は薄いガス膜に囲まれた液滴であり、[1]液体に囲まれたガス球であるガス泡とは対照的である。反気泡は、液体が同じ液体または別の液体に落下または乱流すると形成される。反気泡は水などの液体の表面をすくい取るか(この場合は水球とも呼ばれる)、または液体に完全に沈むこともある。
背景
アンチバブルは、空気泡に似ていることと、通常は一時的または短命であるという性質のため、一般的ではあるが広く認識されていない現象です。 [2]特定の(石鹸)溶液を使用すると、アンチバブルをはるかに長く持続させることができます。[3]
泡防止剤は、石鹸を一滴か二滴加えた容器に蛇口から水を垂らすことで作ることができます。これらはすべて超音波 造影剤の助けを借りて作られています。[4]泡防止剤は本質的に不安定なので、形成するのは困難です。[5] [6] 石鹸は水の表面張力を低下させ、水滴の周りの空気の層がほんの一瞬以上その場に留まるようにします。泡防止剤は家庭で簡単に作れるため、科学雑誌の注目を集めています。[7] [8]
内側と外側に空気があるシャボン玉は負の浮力を持ち、地面に向かって沈む傾向があります。同様に、内側と外側に水がある反泡は正の浮力を持ち、水面に向かって上昇する傾向があります。しかし、シャボン玉に軽いガスを入れて正の浮力を与えることができるのと同様に、反泡に重い液体を入れて負の浮力を与えることもできます。ストローを使って砂糖水を石鹸水に滴下すると、沈む反泡が生成されます。
泡防止剤は、液体が入っている容器の底や側面に触れると、通常ははじけてしまいます。これを防ぐには、小さじ数杯の砂糖を石鹸水に注ぎ、溶けるまでしばらく待つ (ただし、かき混ぜない) と効果的です。こうすると、容器の底に砂糖水の濃い層ができます。砂糖水から作られた泡防止剤は、水中に沈み、底の濃い層の上に留まります。この方法で作られた泡防止剤は、数分間持続します。
アンチバブルの層は、アンチバブルが浸っている水、空気、そして空気中に閉じ込められた水です。
気泡と反気泡の違い
反泡の挙動は、主に 3 つの点で気泡の挙動と異なり、簡単に識別できます。
- 反気泡は表面張力によって所定の位置に保持され、水面を高速で移動します。また、ビリヤードのボールのように、水中の他の物体(気泡など)や容器の側面から跳ね返る様子も見られます。
- 通常の状況では、抗泡の寿命は短いです。石鹸膜のある気泡は数分間持続することがあります。抗泡の寿命は数秒以下であることが多いですが、内側の流体と外側の流体の間の電位が均等であれば、抗泡は気泡と同じかそれ以上長く持続します。抗泡の空気と水の界面にコロイド粒子を吸着させることで、少なくとも数十時間の寿命を持つ抗泡を生成できます。
- アンチバブルは、気泡とは異なる方法で光を屈折します。アンチバブルは水滴であるため、そこに入る光は虹が生成されるのと同じように、その光源に向かって屈折します。この屈折により、アンチバブルは明るい外観になります。
アンチバブルの潜在的な用途
泡止め剤を安定化できれば、長持ちする泡、つまり消泡剤を形成できます。消泡剤の用途としては、潤滑剤や、消泡剤を浸透させる細い通路を空気やその他のガスのフィルターとして使用することが考えられます。
アンチバブル自体は、煙突から汚染物質を除去するなどの化学プロセスに使用できます。アンチバブルシェル内の空気を別の液体に置き換えると、薬物の周りに液体ポリマーのシェルを作成することで、薬物送達システムに使用できます。紫外線でポリマーを硬化すると、薬物が入ったカプセルが作成されます。
微細な抗気泡は、高調波 イメージングにおける実現可能性を実証している。[9] [10] 抗気泡コアに治療薬を組み込むことが提案されている。このような薬剤を充填した抗気泡は、超音波誘導薬物送達に使用できる可能性があり、音波が抗気泡表面に十分な脈動を作り出し、薬剤を含むコアを放出する。[11]
一生
水面上の反気泡の寿命は、その下の水を振動させることによって延ばされる可能性がある。[12] [13]このような反気泡は「ウォーキングバブル」と呼ばれ、量子力学的挙動のモデルとして使用することが提案されている。[14] 反気泡の寿命を延ばす別の方法は、いわゆるピカリング安定化を適用することである。[15]
参考文献
- ^ Morioka S, van Wijngaarden L (2012). IUTAM 液体/ガスおよび液体/蒸気二相系における波動に関するシンポジウム: 1994 年 5 月 9 日から 13 日まで京都で開催された IUTAM シンポジウムの議事録。ハイデルベルク: Springer。ISBN 9789401100571。
- ^ Dorbolo S, Caps H, Vandewalle N (2003). 「反気泡の誕生と消滅における流体不安定性」New Journal of Physics . 5 (1): 161. Bibcode :2003NJPh....5..161D. doi : 10.1088/1367-2630/5/1/161 .
- ^ Het Panhuis M, Hutzler S, Weaire D, Phelan R (1998). 「プラトーIの石鹸膜実験における新たなバリエーション:強制排水実験」. Philosophical Magazine B. 78 ( 1): 1– 12. Bibcode :1998PMagB..78....1I. doi :10.1080/13642819808206722.
- ^ Postema M、de Jong N、Schmitz G、van Wamel A (2005)。 「超音波で消泡剤を作る」。IEEE 超音波シンポジウム、2005 年。 Vol. 2. pp. 977–980 .土井:10.1109/ULTSYM.2005.1603013。ISBN 0-7803-9382-1. S2CID 39749703。
- ^ Kim PG、Stone HA (2008)。「反気泡の 形成のダイナミクス」。Europhysics Letters。83 ( 5): 54001。Bibcode : 2008EL.....8354001K。doi : 10.1209/0295-5075/83/54001。S2CID 53993390 。
- ^ Tufaile A, Sartotelli JC (2002). 「気泡と球状空気殻の形成ダイナミクス」. Physical Review E. 66 ( 5): 056204. Bibcode :2002PhRvE..66e6204T. doi :10.1103/PhysRevE.66.056204. PMID 12513583.
- ^ Weiss P (2004). 「反バブルの台頭: 奇妙な湿ったバブルがついに尊敬される」. Science News . 165 (20): 311– 312. doi :10.2307/4015222. JSTOR 4015222.
- ^ Stong CL (1974). 「液体がガスで囲まれるのではなく、ガスが液体で囲まれる不思議な泡」Scientific American . 230 (4): 116– 120. doi :10.1038/scientificamerican0474-116.
- ^ Panfilova A, Chen P, van Sloun R, Wijkstra H, Postema M, Poortinga AT, Mischi M (2021). 「内骨格抗気泡造影剤の実験的音響特性評価:最初の結果」。Medical Physics . 48 (11): 6765– 6780. Bibcode :2021MedPh..48.6765P. doi : 10.1002/mp.15242 . PMC 9293338. PMID 34580883 .
- ^ Postema M、Novell A、Sennoga C、Poortinga AT、Bouakaz A (2018)。「微小反気泡からの調和応答」。応用音響。137 : 148–150。doi : 10.1016 /j.apacoust.2018.03.021。S2CID 115516560 。
- ^ Kotopoulis S, Lam C, Haugse R, Snipstad S, Murvold E, Jouleh T, Berg S, Hansen R, Popa M, Mc Cormack E, Gilja OH, Poortinga A (2022). 「画像誘導および超音波トリガーによる薬物送達のための薬物負荷アンチバブルの処方と特性評価」. Ultrasonics Sonochemistry . 85 :105986 . Bibcode :2022UltS...8505986K. doi : 10.1016/j.ultsonch.2022.105986 . PMC 8967728. PMID 35358937 .
- ^ Cabrera-Garcia P、Zenit R (2012)。「振動する流体層上で跳ね返る液滴」。arXiv : 1210.3538 [physics.flu-dyn] 。
- ^ 滴の上に滴の上に滴
- ^ 「流体力学的量子アナログ」。2017年3月14日時点のオリジナルよりアーカイブ。2014年2月27日閲覧。
- ^ Poortinga A (2011). 「長寿命アンチバブル:ピカリング安定化による安定したアンチバブル」Langmuir . 27 (6): 2138– 2141. doi :10.1021/la1048419. PMID 21250742.
外部リンク
- アンチバブル.org
- 化学-chemists.com
