بررسی اثر جریان مارانگونی و چینش مولکولی در پایداری فوم ایجاد شده توسط نانوذرات- مطالعه آزمایشگاهی

استفاده از نانو ذرات به همراه سورفکتانت برای تولید و پایدار کردن فوم می تواند باعث رفع محدودیت های استفاده از سورفکتانت شود و پایداری فوم را به میزان قابل توجهی افزایش دهد. هدف اصلی مطالعه حاضر بررسی و پیدا کردن نحوه چینش نانوذرات و مولکول های سورفکتانت در سطح تماس و تاثیر جریان مارانگونی در پایداری فوم در حضور نانوذرات است. در این مطالعه، آزمایشات برای دو سیستم فوم مختلف: (1) نانوذرات آنیونی-سورفکتانت کاتیونی (CTAB) و (2) نانوذرات آنیونی-سورفکتانت آنیونی (SDS) انجام شدند. برای تعیین چینش مولکول های سورفکتانت و نانوذرات در سطح تماس و فیلم مایع و تعیین اثر مارانگونی نتایج این آزمایش ها با آزمایش های پایه متناظر در غیاب نانوذرات مقایسه شدند. مشاهدات نشان می دهند اگرچه حضور نانوذرات باعث افزایش پایداری فوم در هر دو سیستم می شود، اما مکانیسم های موثر در پایداری سیستم ها متفاوت هستند. براساس مشاهدات، حضور نانوذرات در سیستم فوم SDS (همبار) باعث افزایش فوم زایی و پایداری فوم می شود، اما در سیستم فوم CTAB (ناهمبار) علی رغم کاهش فوم زایی، پایداری فوم افزایش می یابد. بنابر مشاهدات ذکر شده در سیستم همبار موثرترین عامل در پایداری فوم، نیروهای دافعه هستند که مولکول های سورفکتانت بیشتری را به سطح تماس ارسال می کنند. تحلیل نتایج کشش سطحی نشان داد در این سیستم جریان مارانگونی با اثر منفی تخلیه مایع در اثر گرانش مقابله می کند و باعث پایداری فوم می شود. از سوی دیگر در سیستم ناهمبار حضور نانوذرات در سطح تماس با کاهش نفوذمولکولی و افزایش انرژی جدا کردن ذرات باعث افزایش پایداری فوم می شود. حضور نانوذرات در سطح تماس آن را به یک سطح جامد مانند تبدیل می کند و به علت الاستیسته بالای سطح جریان مارانگونی اتفاق نمی افتد.