●大泡泡配方●
有了上面那些知识 , 现在就来解答“为什么用洗洁精配成的泡泡水吹不出很多泡泡”这个童年迷思 。
不知大家发现没有 , 自制的泡泡水吹出来的泡泡颜色没有那么鲜艳 , 甚至有点发灰 , 一下子就破了 。根据上面泡泡颜色和膜厚的关系 , 就很好理解:自制泡泡水吹出来的泡泡的膜很薄 , 很轻易破 。那怎样才能让泡泡膜变厚 , 并且维持比较长的时间呢?
和大家一样 , 有很多人也对这件事儿好奇 , 所以就有个在线的Wiki [3] , 专门分享泡泡水的配方和将泡泡吹大、吹多的方法 。
确实 , 泡泡水的配方可不是洗洁精加水那么简朴(那时的小脑袋想尽办法也不过是加大洗洁精的浓度 , 或者是换一种洗涤剂) 。一般来说 , 有以下成分:去离子水、表面活性剂、甘油、聚合物、pH调节剂 。
下面小编来给大家一一解释这些成分的作用 。
水是作为溶剂的 , 这大家都知道 , 但为什么要强调用去离子水?生活在水质比较硬的地方小可爱就知道 , 用肥皂洗澡的时候 , 会发现肥皂水上面有一层浮渣 。这些浮渣大部分其实不是人体的污垢 , 而是硬水中的钙镁离子和肥皂中的硬脂酸钠生成了溶解度更小的硬脂酸钙和硬脂酸镁 , 浮在了水面上 。所以 , 为了让表面活性剂发挥最好的性能 , 最好用去离子水 。
在配方中当然少不了表面活性剂了 , 常见的有很多 , 洗洁精、洗手液、洗衣液等等都可以 。至于甘油 , 其实没有什么特殊的作用 , 主要是因为下面要用到的粘结剂不太溶于水 , 需要甘油来帮助它们溶解 。
至于泡泡水中需要添加聚合物 , 很多人就可能就不知道了 。它不仅能让泡泡膜变厚 , 还能让泡泡延展开来后更不轻易破裂 。还记得前面说到了泡泡膜的三明治结构吗?聚合物也有减缓泡泡膜水分蒸发的作用 , 让泡泡维持更长的时间 。常见的聚合物添加剂有聚环氧乙烷(PEO)、瓜尔豆胶、聚乙烯醇(PVA , 胶水中的就是它)等 。
聚环氧乙烷PEO | 来源:Wikipedia
瓜尔豆胶 | 来源:Wikipedia
说到泡泡水中的聚合物 , 就不得不说一下美国埃默里大学的贾斯汀·伯顿(Justin Burton)副教授 。他在巴塞罗那开会的时候看见街头艺人表演吹出了巨大的泡泡 , 不由得想知道巨大的泡泡为什么能维持那么大的表面积而不至于破裂 [4] 。于是他回到家研究泡泡的配方 , 并发现了Soap Bubble Wiki这个网站(就是参考资料[3]的那个网站) 。经过实验 , 他发现聚合物对大泡泡的产生起了至关重要的作用 。于是他就指导自己的研究生在实验室吹泡泡玩 , 研究聚合物毕竟为何能让大泡泡不易破裂 。然后就在Physical Review Fluids上发了一篇论文(见参考资料[5]) , 并且他的研究生还凭这个工作硕士毕业了(这也可以???) 。
言归正传 , 配方中的pH调节剂主要是泡打粉、柠檬酸等 。其实不用这些pH调节剂就可以获得很好的泡泡水了 , 但是一些人发现加了pH调节剂后可以让泡泡更轻易闭合 , 并且延长泡泡的寿命 。
Soap Bubble Wiki给初学者提供了一个入门配方 , 请大家备好小马扎:1kg去离子水 , 40~65g洗洁精、1.5g瓜尔豆胶 , 2g泡打粉 , 适量甘油或酒精[6] 。除了配方 , 吹大泡泡的工具也很重要 , 下面这种自制的工具能吸取尽可能多的泡泡水 , 吹出大泡泡 。还专门有个网站收集大泡泡的世界纪录(见参考资料 [7]) 。
吹大泡泡工具示意图 | 来源:Soap Bubble Wiki
吹大泡泡工具成品 | 来源:Soap Bubble Wiki
有谁童年的时候不想吹个大泡泡呢?但是 , 当知道怎么吹大泡泡的时候 , 小时候无忧无虑的日子也像那五彩斑斓的泡泡一样随风飘散了 , 真让人怀念 。
来源:Soap Bubble Wiki
来源:Soap Bubble Wiki
参考资料
[1] 表面张力
[2] 薄膜干涉
[3] https://soapbubble.fandom.com/wiki/Soap_Bubble_Wiki
[4] https://phys.org/news/2020-01-physics-giant-secret-fluid-mechanics.html
[5] Frazier S, Jiang X, Burton J C. How to make a giant bubble[J]. Physical Review Fluids, 2020, 5(1): 013304.
[6] https://soapbubble.fandom.com/wiki/Recipes_Guar
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