Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Капля жидкости, окруженная тонкой пленкой газа.
Droplet of liquid surrounded by a thin film of gas
Антипузырь – это капля жидкости, окруженная тонкой пленкой газа, в отличие от газового пузыря, который представляет собой сферу газа, окруженную жидкостью. Антипузыри образуются, когда капли жидкости падают или турбулентно втекают в ту же или другую жидкость. Они могут либо скользить по поверхности жидкости, например воды, в этом случае их также называют водяными глобулами, либо полностью погружаться в жидкость, в которую они направлены.
An antibubble is a droplet of liquid surrounded by a thin film of gas, as opposed to a gas bubble, which is a sphere of gas surrounded by a liquid. Antibubbles are formed when liquid drops or flows turbulently into the same or another liquid. They can either skim across the surface of a liquid such as water, in which case they are also called water globules, or they can be completely submerged into the liquid to which they are directed.
Предыстория
Антипузырьки – распространенное, но малоизвестное явление, отчасти из-за их сходства с воздушными пузырями, а отчасти из-за их обычно мимолетной природы. С помощью определенных (мыльных) растворов их можно сделать более устойчивыми. Антипузырьки можно создать, позволяя воде капать из крана в емкость с водой, в которую добавлено несколько капель мыла. Все они были получены с использованием ультразвукового контрастного вещества. Будучи по своей природе нестабильными, их сложно сформировать. Мыло снижает поверхностное натяжение воды и позволяет воздушной оболочке, окружающей капельку, оставаться на месте дольше, чем на долю секунды. Поскольку антипузырьки легко создать в домашних условиях, они привлекли внимание научно-популярных журналов. Подобно мыльным пузырям, с воздухом внутри и снаружи, обладающим отрицательной плавучестью и стремящимся опуститься вниз, антипузырьки, с водой внутри и воздухом снаружи, обладают положительной плавучестью и стремятся подняться к поверхности воды. Однако, как мыльные пузыри можно наполнить более легким газом, чтобы придать им положительную плавучесть, так и антипузырьки можно наполнить более тяжелой жидкостью, чтобы придать им отрицательную плавучесть. Если капать капли сахарного раствора в мыльную воду с помощью соломинки, можно получить антипузырьки, которые будут тонуть. Обычно антипузырьки лопаются, касаясь дна или стенок сосуда с жидкостью. Этого можно избежать, добавив в мыльную воду несколько чайных ложек сахара и дав ему время раствориться (не перемешивая). Это создаст более плотный слой сахарной воды на дне емкости. Антипузырьки, сделанные из сахарного раствора, опустятся в воду и останутся на поверхности этого более плотного слоя. Антипузырьки, созданные таким образом, могут существовать несколько минут. Слои антипузыря состоят из воды, в которой он погружен, воздуха и воды, заключенной внутри воздуха.
Antibubbles are a common but widely unrecognized phenomenon, in part because of their resemblance to air bubbles, and in part because of their typically transient, or short lived, nature. With certain (soapy) solutions, they can be made to last much longer. Antibubbles can be created by allowing a tap to drip into a container of water to which a drop or two of soap has been added. They have all been produced aided by an ultrasound contrast agent. Being inherently unstable, they are difficult to form. The soap reduces the water's surface tension and allows the skin of air surrounding the droplet to remain in place for more than just a fraction of a second. As antibubbles can be easily created at home, they have attracted attention from popular science magazines. Just as soap bubbles, with air inside and air outside, have negative buoyancy and tend to sink towards the ground, so antibubbles, with water inside and air outside have positive buoyancy and tend to rise towards the water surface. But again, just as soap bubbles can be filled with a lighter gas to give them positive buoyancy, so antibubbles can be filled with a heavier liquid to give them negative buoyancy. Using a drinking straw to drop droplets of sugar solution onto soapy water will produce antibubbles that sink. Antibubbles usually pop when they touch the bottom or the side of the vessel containing the liquid. This can be prevented by tipping a few teaspoons of sugar into the soapy water and giving it some time to dissolve (but without stirring it). This will produce a denser layer of sugary water at the bottom of the container. Antibubbles made from sugar solution will then sink through the water and rest on top of the denser layer at the bottom. Antibubbles made this way can last for several minutes. The layers of an antibubble are water, which it is submerged in, air, and the water trapped in the air.
Потенциальные применения антипузырей
Если антипузырьки могут быть стабилизированы, их можно использовать для создания долговечной пены — антипенного агента. Возможные области применения антипенного агента включают использование в качестве смазки или применение тонких каналов, пронизывающих антипенный агент, в качестве фильтра для воздуха или других газов. Сами антипузырьки могут быть использованы в химических процессах, например, для удаления загрязняющих веществ из дымовых труб. Замена воздуха внутри оболочки антипузырька другой жидкостью может быть применена в системах доставки лекарств, создавая оболочку из жидкого полимера вокруг лекарственного препарата. Затвердевание полимера с помощью ультрафиолетового света позволит создать капсулу, содержащую лекарство. Микроскопические антипузырьки продемонстрировали свою применимость в гармонической визуализации. Предлагалось внедрять терапевтические средства в ядра антипузырьков. Такие антипузырьки, загруженные лекарственными препаратами, могут быть использованы при ультразвуковой доставке лекарств, где акустические волны создают достаточные пульсации поверхности антипузырька для высвобождения его ядра, содержащего лекарство.
If antibubbles can be stabilized they can be used to form a long lasting froth — antifoam. Possible uses for antifoam are as a lubricant or using the thin passageways permeating antifoam as a filter for air or other gasses. Antibubbles themselves could be used for chemical processes such as removing pollutants from a smokestack. Replacing the air in antibubble shells with another liquid could be used for a drug delivery system by creating a shell of liquid polymer around a drug. Hardening the polymer with ultraviolet light would create a drug filled capsule. Microscopic antibubbles have demonstrated their feasibility in harmonic imaging. It has been proposed to incorporate therapeutics into antibubble cores. Such drug loaded antibubbles might be used in ultrasound guided drug delivery, where acoustic waves create sufficient pulsations of the antibubble surface to release its drug containing core.
Время жизни
Продолжительность жизни антипузыря на поверхности воды может быть увеличена, заставляя вибрировать воду под ним. Такие антипузыри называют "шагающими пузырями" и предлагали использовать в качестве модели квантовомеханического поведения. Другой способ увеличить время жизни антипузырей – применение так называемой стабилизации Пикеринга.
The lifetime of an antibubble on top of a water surface might be prolonged by making the water underneath it vibrate. Such antibubbles have been referred to as "walking bubbles" and have been proposed to be used as a model of quantum mechanical behavior. Another way to increase the lifetime of antibubbles is by applying so called Pickering stabilization.