在泡沫中,相邻的气泡被一层液体薄膜分开。为了产生和稳定泡沫,添加表面活性物质,例如表面活性剂,通常还添加脂质或蛋白质。
许多液体,如啤酒和肥皂,都含有这种表面活性分子,可以稳定泡沫。因此,为了防止起泡,必须添加额外的化学物质,例如油、蜡或微粒。这些有助于相邻气泡快速融合在一起,并导致泡沫快速破裂。
汉斯-尤尔根·巴特所在部门的马克斯·普朗克聚合物研究所的科学家们与小组组长多丽丝·沃尔默合作,现在更详细地研究了超疏水表面对泡沫的影响。这些表面具有微观粗糙度,可防止液体粘附在其上。液体位于一个只有几微米(百万分之一米)的小柱上,并且有一层连续的空气膜。
该研究的主要作者William Wong 表示:“我们问自己是否可以使用此类表面来防止泡沫形成,甚至溶解现有的泡沫。”这个想法是,微小的柱子在接触时会破坏泡沫的稳定性并导致它们破裂。然后泡沫内的空气被释放并通过超疏水层中的连续空气层逸出。结果:泡沫溶解。 /消散,全部无需化学添加剂或机械(耗能)搅拌。
为了在实验中证明他们的想法,研究人员在玻璃内部涂上了一层薄薄的超疏水层,并在其中注入啤酒和肥皂水。为了准确研究气泡如何形成或破裂的细节,研究人员使用了多种科学方法,包括高速摄影和数字全息术。
“我们认为,这种表面的泡沫相关特性长期以来一直被低估,”Doris Vollmer 说。 “我们能够证明超疏水表面可以有效地破坏预先存在的泡沫并从一开始就防止其形成。”
据科学家称,玻璃表面涂层可以帮助加快未来的填充过程,而无需添加额外的物质。
这些结果现已发表在《Nature Communications》 上。