Botsingen tussen bellen of druppeltjes gesuspendeerd in vloeistof zijn complexer dan eerder werd gedacht. KAUST-onderzoekers hebben aangetoond dat omstandigheden die naar verwachting de samensmelting zullen bevorderen, er zelfs toe kunnen leiden dat het bel- of druppelpaar recht van elkaar af stuitert.

De ontdekking kan implicaties hebben voor veel toepassingen met colloïdale systemen van vloeistoffen die niet mengen, niet mengbare vloeistoffen, inclusief voedingsproducten, zoals olie-en-azijn saladedressings, cosmetica en verwerking van ruwe olie.

theoretisch, wanneer een bel het oppervlak van een zuivere vloeistof bereikt, het dunne laagje vloeistof tussen de bel en de lucht erboven moet snel wegvloeien, waardoor de bel samensmelt met de lucht. Hetzelfde zou worden verwacht wanneer twee bellen elkaar ontmoeten in de vloeistof of wanneer twee druppels olie samenkomen in water. "Echter, in praktische omstandigheden, zelfs sporenverontreiniging of toegevoegde oppervlakteactieve stoffen kunnen de dunne vloeibare film op het grensvlak immobiliseren, het fenomeen zeer uitdagend maken om te onderzoeken, " zegt Ivan Vakarelski, een onderzoekswetenschapper in het laboratorium van Sigurdur Thoroddsen.

Thorodsen, Vakarelski en hun collega's hebben nu bellen- en druppelbotsingsexperimenten uitgevoerd in een vloeistof die in ultrazuivere vorm kan worden geproduceerd. "We gebruiken een fluorkoolstofvloeistof, waardoor we de effecten van de mobiliteit van de interface nauwkeurig konden voorspellen, ', zegt Vakarelski.

Om coalescentie op een oppervlak met hoge mobiliteit te vergelijken met een geïmmobiliseerd oppervlak, het team voerde een reeks metingen uit op een fluorkoolstof-vloeistof-lucht-interface en een tweede reeks metingen op een fluorkoolstof-vloeistof-water-interface. Zoals verwacht, de samensmelting van bellen en druppeltjes op het zeer mobiele grensvlak tussen fluorkoolstof en lucht was enkele ordes van grootte sneller dan bij het grensvlak tussen geïmmobiliseerd fluorkoolstof en water, waar de dunne vloeistoffilm veel langzamer wegliep. "Echter, dit is alleen voor gevallen waarin bellen of druppeltjes langzaam genoeg naderen om samen te smelten zonder terug te stuiteren, ', zegt Vakarelski.

Niet intuïtief, bellen of druppeltjes die de zeer mobiele fluorkoolstof vloeistof-lucht-interface bereikten, stuiterden veel sterker van de interface af dan van de geïmmobiliseerde interface. De reden is dat er minder wrijving is op de mobiele interface en er dus minder energie verloren gaat tijdens het stuiteren. "Voor zover we weten, onze studies en simulaties zijn de eerste die een verbeterd bounce-effect aantonen dankzij de mobiliteit van de interface, ', zegt Vakarelski.

"Het begrijpen van dit nieuwe effect zal de voorspelling en manipulatie van de stabiliteit van het colloïdale systeem helpen verbeteren, wat van groot praktisch belang is voor cosmetica en voedselemulsies, verwerking van ruwe olie en werking van microfluïdische apparaten, ', voegt Thorodsen toe.