Voor het reinigen en ontsmetten van voedselverwerkende apparatuur zijn chemicaliën en grote hoeveelheden water nodig om die chemicaliën weg te spoelen. Het is mogelijk - als het correct kan worden gedaan - dat het creëren van microscopisch kleine belletjes in water de behoefte aan die chemicaliën kan verminderen of elimineren.

Een onderzoek van Purdue University kan de sleutel zijn tot het nauwkeurig en consistent produceren van microbellen die kunnen worden gebruikt voor reiniging, evenals schuim dat in voedingsmiddelen wordt gebruikt, snelle DNA- en eiwitbeoordelingen, het vernietigen van gevaarlijke bacteriën en meer. In het journaal Wetenschappelijke rapporten , Carlos Corvalan, een universitair hoofddocent voedingswetenschap, en Jiakai Lu, een voormalig postdoctoraal onderzoeker in het laboratorium van Corvalan, beschrijf de snelheden waarmee poriën die in films zijn gemaakt, sluiten, wat vergelijkbaar is met soortgelijke processen wanneer bellen worden gevormd.

"Bij het injecteren van lucht van een naald in een bel, de bellenhals wordt steeds dunner en de bel vormt zich, " zei Lu, die nu assistent-professor voedingswetenschap is aan de Universiteit van Massachusetts Amherst. "Het begrijpen van de ineenstorting van een porie zal ons helpen het afknijppunt van het genereren van bellen te begrijpen."

Wanneer een porie of gat in een vloeistof wordt gevormd, het heeft twee opties en zal neigen naar degene die de minste hoeveelheid energie verbruikt. Als het gat groot is, het blijft uitbreiden. Kleinere gaten storten in, zich sluiten.

De snelheid begrijpen waarmee die poriën sluiten was ongrijpbaar omdat, als een gat instort, zijn kromming wordt oneindig en er wordt een singulariteit gevormd.

"Dit raakt een diep probleem in de natuurkunde, "Zei Corvalan. "Als die singulariteit wordt gevormd, de vergelijkingen die het proces beheersen, werken niet meer. We hebben manieren gevonden om dit probleem te omzeilen door te voorspellen wanneer het gat zal instorten en dat te gebruiken om het volume van de microbellen te voorspellen en de tijd die nodig is om ze te vormen."

In viskeuze vloeistoffen, poriën sluiten met een constante snelheid. Maar op het water als een porie sluit, de snelheid waarmee het sluit blijft toenemen. Voor vloeistoffen met een gemiddelde viscositeit, de porie begint zich steeds sneller te sluiten, maar op een gegeven moment wordt die snelheid constant totdat de porie sluit.

Met behulp van high-fidelity computationele modellen, Corvalan en Lu voorspelden het punt waarop de snelheid verandert van steeds groter naar constant. Met behulp van die informatie, Corvalan en Lu kunnen het ontwerp van pompen informeren die de juiste maat bellen zullen creëren.

"Hoewel we een singulariteit hebben, de snelheid voor de ineenstorting wordt in wezen constant, "Zei Corvalan. "Als we het volume van microbellen willen regelen, we zouden moeten bepalen wanneer de nek van de bel zou instorten. Nu kunnen we voorspellen wanneer het zal instorten, en we kunnen hun vorming controleren."