表面张力而非重力会导致粘性气泡塌陷学术资讯

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一项新的研究证明。表面张力（而不是重力）驱动了粘性液体中表面气泡的塌陷；它颠覆了先前对粘性气泡如何在其顶部爆裂的理解。当气泡上升到液体表面时，它们会形成一个薄膜穹顶，后者由截留于气泡内的气体支撑，但气泡最终会破裂。在低粘度的液体中，气泡会在几毫秒内迅速破裂，该过程主要受到表面张力和惯性的支配。在粘稠液体中也能形成气泡，这种现象在自然和工业环境中都普遍存在。然而，与稀薄液体不同，在粘稠液体中的气泡破裂的速度要慢得多；它们会自行向内坍塌，从而导致结构不稳定，其特征是在气泡外围出现径向皱纹。先前研究得出的结论是，气泡顶部的液体薄膜的重量与气泡的塌陷和观察到的周围起皱的不稳定性有关，提示重力是粘性气泡破裂的主要驱动力。Alexandros Oratis和同事在此翻转了他们的实验并得出了不同的结论。除了重复导致重力支配范式的原初实验外，Oratis等人还研究了侧向和上下位置颠倒的粘性气泡。他们证明，重力在气泡塌陷中的作用微不足道。相反，形成气泡的液体的表面张力和动态应力是支配粘性气泡行为以及观察到的起皱不稳定性的主要因素。他们研发的这一模型所做出的一个预测是，粘性液体中的气泡起皱会出现于任何情况下的气泡；作者还进一步描述了预计不会发生起皱的条件。

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