Jak dlouho může “žít” vylepšená mýdlová bublina?

Mýdlové bubliny rozhodně nejsou symbolem stability a dlouhověkosti. Jak dlouho může vlastně existovat mýdlová bublina, které vědci dopomohli k vyšší životnosti? (délka blogu 3 min.) 

Běžné mýdlové bubliny  (vznikající z běžné mýdlové vody) obvykle prasknou už po několika vteřinách. Existují i vylepšené směsi k výrobě bublin, které používají například pouliční umělci. Ty mohou přežít i několik minut. Vědci ovšem před nedávnem stanovili nový rekord - jejich mýdlové bubliny vydržely déle než rok. Použili samozřejmě několik triků - a své znalosti fyziky a chemie. Protože je to právě ona (a vás to neudiví), kdo může za krátkou životnost mýdlových bublin. 

Obyčejná mýdlová bublina

I když to tak na první pohled nevypadá, jsou mýdlové bubliny složitými fyzikálními systémy, které vědci studují už po staletí. Není to samoúčelné - fyzikální vlastnosti mýdlových bublin jsou totiž důležité pro různé obory - ať už to jsou lékařské přístroje nebo třeba věda, která generuje nové a vylepšené materiály. 

Mýdlové bubliny jsou určitým typem pěny. Jedná se o bubliny plynu, obklopené tenkou vrstvou kapaliny. Pěna je stabilizována povrchovým napětím této kapaliny. V běžných mýdlových bublinách se například tenký kapalný film skládá z mýdla a vody. Molekuly mýdla vytvářejí na povrchu bubliny tenkou vrstvu, která snižuje povrchové napětí a umožňuje bublině zůstat stabilní po dobu několika sekund, než gravitace donutí vodu z obalu bubliny odtéct, takže bublinka nakonec praskne.

Je známo, že pouliční umělci používají speciální bublinové směsi, které vytvářejí bubliny, které jsou daleko odolnější - existují i několik minut. Tyto směsi se obvykle skládají z mýdla, vody a dalších přísad, jako je glycerol (který znáte možná pod jiným názvem - glycerín) a cukr. 

Pokročilá bublina

Tým francouzských fyziků nedávno vyvinul speciální směs, která vytváří bubliny s překvapivou stabilitou. Některé z nich nepraskly ani za rok. Směs vznikla smícháním mýdla, vody, glycerinu a malých plastových částic. 

Ke svému výzkumu si vybrali tzv. plastové bublinky - jev, který byl popsán už v roce 2017. Tehdy byli vědci schopni vyrobit bublinky plynu, potažené malými plastovými korálky. Už i tyto bublinky měly daleko delší životnost než běžná mýdlová bublina. 

Tentokrát šlo ve výzkumu o to, stabilizovat bublinky pokud možno co nejdéle. Tým studoval tři různé typy bublin: tradiční mýdlové bubliny, plynové plastové bublinky na vodní bázi a plynové plastové bublinky zhotovené z vody a glycerolu.

Glycerol

(starší název glycerin) je systematickým názvem pro propan-1,2,3-triol. Je to hygroskopická bezbarvá viskózní kapalina bez zápachu. Chutná sladce a je lehce jedovatá. Díky přítomnosti tří hydroxylových skupin (skupin -OH) je molekula glycerolu polární a proto se může dobře mísit s vodou. 

Obyčejné mýdlové bubliny žily asi minutu než praskly, což nikoho nepřekvapí. Přesně takové chování se od nich očekává. 

Plynové bublinky s plastovými částicemi vydržely o něco déle a zhroutily se za zhruba 6 až 60 minut. Naopak při dostatečně vysoké koncentraci glycerolu zůstaly bubliny neporušené daleko déle. Nejstarší z nich přežívala ještě 465 dní po dni výroby.

Vysvětlení poskytuje … a vás to neudiví - fyzika a chemie. Vysoká životností bublinek se dá částečně vysvětlit stabilizačními účinky glycerolu. Ten má silnou afinitu k vodě a je známo, že je schopný absorbovat i vodu ze vzduchu. Tým se domnívá, že tato absorpce vody kompenzuje odpařování vody z bublinky, zatímco přítomnost pevných plastových částic brání odtoku vody ze skořápky, což jsou právě ty nejdůležitější příčiny, které způsobují praskání mýdlových bublin.

K předvádění na dětských narozeninách se ovšem takové mýdlové bubliny nejspíš moc nehodí. Jsou totiž (díky plastovým částicím) neprůhledné. Zato se dají s trochou opatrnosti dokonce povalovat v ruce. Zajímavé je také, že se podobné bublinky dají tlakovat - vědci například propíchli bublinku jehlou a podařilo se jim zvýšit vnitřní tlak plynu zhruba 10x než ztratila stabilitu a praskla. Podobný materiál by se mohl dát použít ke stabilizaci pěny nebo dokonce jako úložiště plynů. Nechme se překvapit - o stabilních mýdlových bublinách určitě časem ještě uslyšíme… 

Zdroje:https://physics.aps.org/articles/v10/62, https://www.nature.com/articles/35082026, https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.99.188301