夢(mèng)幻肥皂泡

宋昕鈺　翟羽佳

肥皂泡是由肥皂水形成的球形空心薄膜。在地心引力的作用下，肥皂泡的水集中于肥皂泡底部，導(dǎo)致肥皂泡上方的膜變薄，因此肥皂泡的存在時(shí)間通常很短。

這層易破的膜是在水的表面張力作用下形成的。水面水分子間的相互吸引力比水分子與空氣之間的吸引力強(qiáng)，這些水分子在空氣中會(huì)緊緊地粘在一起。但這樣并不足以形成泡泡，因?yàn)槿绻肿又g過(guò)度黏合只會(huì)形成水滴，而肥皂改變了這種表面張力。

吹出又大又漂亮的肥皂泡也是有技巧的，英國(guó)的一位“肥皂泡人”就能“吹”出長(zhǎng)6m、直徑1.5m的巨型肥皂泡。據(jù)說(shuō)他有兩個(gè)吹肥皂泡的技巧，其中最重要的就是保密的肥皂液配方。據(jù)說(shuō)甘油是這秘方中的重要成分。

這引起了我們的興趣：甘油能否令脆弱的肥皂泡膜變得穩(wěn)定、不易破？能否用加了甘油的皂液吹出更大的肥皂泡？讓肥皂泡維持穩(wěn)定的成分是什么？它們又是如何影響肥皂泡的？

我們決定自己動(dòng)手配置不同的肥皂液，通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出令肥皂泡保持穩(wěn)定的最佳配方，研究影響肥皂泡穩(wěn)定性的因素。

一、實(shí)驗(yàn)材料

塑料碗若干，吸管若干，純凈水，甘油，膠水，肥皂末若干，白糖，珠光色洗手液，洗發(fā)液，洗潔精。

二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

取適量原料，配置三種不同比例的肥皂泡原液并編號(hào)。購(gòu)買(mǎi)配好的泡泡水作為對(duì)照組，設(shè)計(jì)了以下三組實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)一：水∶肥皂末∶甘油=6∶1∶1

實(shí)驗(yàn)二：水∶洗潔精∶甘油∶白糖=6∶2∶2∶2

實(shí)驗(yàn)三：水∶膠水∶洗潔精∶洗發(fā)液=4∶1∶2∶2

三、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

對(duì)照組：水透明清亮，密度低，起泡較少。吹出的泡泡在陽(yáng)光下呈彩色，輕盈，膜薄透明，易破裂，一次吹出的泡泡較多，持續(xù)時(shí)間較短。

實(shí)驗(yàn)一制得的泡泡水密度較高，黏度略強(qiáng)于對(duì)照組，起泡多。吹出的泡泡在陽(yáng)光下無(wú)色，較輕盈，膜薄呈乳白色，不易破裂，但一次吹出的泡泡較少，持續(xù)時(shí)間較短。

實(shí)驗(yàn)二制得的泡泡水清亮透明，密度低，起泡多且小。吹出的泡泡在陽(yáng)光下呈彩色，十分輕盈，膜較薄，較實(shí)驗(yàn)一更穩(wěn)定，吹出的泡泡較小且多，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)于實(shí)驗(yàn)一。

實(shí)驗(yàn)三制得的泡泡水呈乳白色，較渾濁，密度高，黏度較強(qiáng)，起泡較多。吹出的泡泡在陽(yáng)光下呈彩色，比實(shí)驗(yàn)二的泡泡更沉重，膜較厚且有彩色光暈，不易破裂，吹出的泡泡小且多，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。

由此我們猜想，在泡泡水制作的過(guò)程中，以水作為溶劑比肥皂末、洗潔精和洗發(fā)液的起泡效果更好。甘油、白糖、膠水增加了肥皂泡的黏度，使肥皂泡存在時(shí)間更長(zhǎng)、更穩(wěn)定。為了驗(yàn)證猜想，我們進(jìn)行了第二次實(shí)驗(yàn)。

四、進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)四：在實(shí)驗(yàn)三的基礎(chǔ)上加入甘油，使水∶膠水∶洗潔精∶洗發(fā)液∶甘油=4∶1∶2∶2∶2

實(shí)驗(yàn)五：在實(shí)驗(yàn)二的基礎(chǔ)上加入膠水，使水∶洗潔精∶甘油∶白糖∶膠水=6∶2∶2∶2∶2

實(shí)驗(yàn)四制得的泡泡水濃度更高，吹出的泡泡比實(shí)驗(yàn)三更加穩(wěn)定，持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)。

實(shí)驗(yàn)五制得的泡泡水黏度更高，吹出的泡泡比實(shí)驗(yàn)二更沉重，膜厚，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。

五、實(shí)驗(yàn)結(jié)論

1.加入甘油的泡泡更穩(wěn)定

甘油（丙三醇）含大量羥基，可溶于水，與水結(jié)合能力強(qiáng)，降低了水的蒸發(fā)速率，延長(zhǎng)了泡泡的保持時(shí)間，使泡泡更穩(wěn)定。

2.加入膠水的泡泡更穩(wěn)定

在重力作用下，泡泡上層的膜變薄易破裂。膠水作為一種黏合劑，可增加泡泡的黏度和厚度，減緩因重力作用導(dǎo)致的破裂。

3.加入肥皂或洗滌劑更易形成較多、較大的泡泡

泡泡是由于水的表面張力而形成的。這種張力是物體受到拉力作用時(shí)，存在于其內(nèi)部而垂直于兩相鄰部分接觸面上的相互牽引力。水面的水分子間的相互吸引力比水分子與空氣之間的吸引力強(qiáng)，這些水分子就像被黏在一起。但如果水分子之間過(guò)度黏合，泡泡就不易形成了。肥皂改變了這種表面張力，肥皂水的表面張力降低到普通水的1/3，這正是形成泡泡所需的最佳張力。

六、肥皂泡帶來(lái)的啟發(fā)

泡泡雖小，但古往今來(lái)無(wú)數(shù)科學(xué)家仍積極開(kāi)發(fā)它的潛在利用價(jià)值。

1.用作顯示屏

肥皂泡的表面是一層薄膜，它可以透光，顯示光的顏色。科研人員制作出一種超級(jí)薄且柔軟的顯示屏，在超聲波的作用下，這種顯示屏可讓不同圖像表現(xiàn)出不同質(zhì)感。它還可以改變投射的影像的透明度。

薄膜屏幕可通過(guò)超聲波震動(dòng)來(lái)控制和改變透明度和表面狀態(tài)，通過(guò)超聲波與薄膜的組合在屏幕上形成更真實(shí)、生動(dòng)的畫(huà)面。如果把幾個(gè)肥皂泡顯示屏組合在一起，觀眾還可以看到立體效果甚至全息投影。

2.破滅的泡泡能量大

科學(xué)家測(cè)量了肥皂泡破裂時(shí)的瞬時(shí)溫度，結(jié)果令他們震驚不已。

液態(tài)的肥皂泡猛地收縮時(shí)，它的內(nèi)部變得非常熾熱，溫度大約是2萬(wàn)攝氏度，比太陽(yáng)表面的溫度高4倍！據(jù)猜測(cè)，瞬間高溫說(shuō)明在肥皂泡中也許發(fā)生了特殊反應(yīng)，不過(guò)目前還沒(méi)有確切的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。

3.良好的隔音效果

沐浴時(shí)不小心被泡沫蓋住了耳朵，仿佛一下子失去了聽(tīng)力，每個(gè)人或許都曾遇到這種情況。法國(guó)研究人員的一項(xiàng)最新研究解釋了聲音進(jìn)入肥皂泡后是如何減弱的。

原來(lái)，聲波帶來(lái)的氣體震動(dòng)會(huì)引起兩種泡沫結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)使用低頻聲波時(shí)，聲音傳播的速度很慢，約30m/s，不會(huì)被泡沫隔絕。當(dāng)使用高頻聲波時(shí)，音速提高（約220m/s）僅會(huì)造成氣泡壁的運(yùn)動(dòng)，聲音可以穿透泡沫。

然而，當(dāng)使用范圍較大的中等頻率聲波時(shí)，氣泡壁的運(yùn)動(dòng)方向會(huì)與聲波帶來(lái)的氣體移動(dòng)方向完全相反，聲音會(huì)被完全封鎖在氣泡當(dāng)中，產(chǎn)生了泡沫的隔音效果。這項(xiàng)研究成果對(duì)研發(fā)用于檢測(cè)泡沫品質(zhì)的聲學(xué)探測(cè)儀等有重要意義。（指導(dǎo)老師：劉瑞敏）