Hab (anyag)

A hab egy komplex közeg, amely kondenzált anyagból áll, alaposan összekeverve nagyobb térfogatú ( > 70% ) gázzal, és ennek ellenére folyamatos. Attól függően, hogy a sűrített anyag folyékony vagy szilárd, folyékony habról vagy szilárd habról beszélünk .

Folyékony habok

A folyékony hab rengeteg gázbuborékból áll, amelyeket folyadék választ el, amely viszont folyamatos fázist képez . A nagyon gyakori esetben, amikor a folyadék vizes oldat, vizes habról beszélhetünk. A hab lehet "nedves" vagy "száraz" , a folyadék térfogatának arányától függően : $\ varphi$

hab mégis száraz . A buborékok ezután poliéderek formájában vannak elválasztva vékony folyadékfóliákkal; ${\ displaystyle \ varphi <0 {,} 05}$
hab mégis nedves . A buborékok ekkor lekerekített alakúak. A sörhab nedves hab; ${\ displaystyle 0 {,} 05 <\ varphi <0,30}$
ha ez már nem hab, hanem habzó folyadék. A buborékok ekkor szinte gömb alakúak. Minél nagyobb mértékben növekszik, annál jobban eloszlanak a buborékok a folyadékban. ${\ displaystyle \ varphi> 0,30}$ $\ varphi$

A száraz hab filmjei a fennsík körülményeit követik . Három film metszéspontja a fennsík szélét képezi, a fennsík négy széle találkozik egy csomópontnál. A hab folyékony fázisa a fennsík széleinek hálózata . Hab formák, például a felszíni a keverjük víz vagy más folyadék. A gáz (gyakran levegő) ezért számos buborékban van diszpergálva ( diszpergált fázisról beszélünk ), míg a folyadék teljesen folyamatos ( folyamatos fázisról beszélünk ).

Vízelvezetés

A habban lévő folyadék a buborékok között gravitációs és kapilláris erők hatására áramlik. A nedves hab leeresztésével száraz habbá válik (ha a filmek nem szakadnak el), majd tovább szárítják a habot egy bizonyos határig, ha felületaktív anyagok vannak jelen a folyadékban, vagy a filmek repedéséig, ellenkező esetben ( a hab szétválasztása két folyamatos fázisra, folyadékra és gázra).

A habot a modellek többségében porózus közegnek tekintik, amely csatornák hálózatából áll. Valójában a folyadék nagy része a fennsík éleinek és a csomópontok hálózatában kering, a filmekben lévő folyadékot általában elhanyagolják. De a hab nagyon sajátos porózus közeg, a csatornák deformálhatók, folyékonyak, méretükben és nyílásukban változhatnak a bennük lévő folyadék frakciójától függően: ezért az áteresztőképesség nem állandó.

Ennek megfigyelésére a következő kísérletet hajthatjuk végre:

vegyen egy átlátszó üveget és adjon hozzá egy kevés szappanos vizet;
takarja le a nyílást az ujjával, és erőteljesen rázza meg; olyan hab keletkezik, amely első pillantásra fehérnek tűnik;
hagyja a habot néhány percig "megszáradni"; átláthatóvá válik;
ujjával vegyen egy kis csepp vizet, és finoman tegye a száraz habra; újra fehér lesz ... a folyadék útját követve.

A habot újra hidratálták, a fennsík szélei kinyíltak, hogy a folyadék át tudjon jutni: ez a lefolyó .

Habstabilitási elemzési technika

A többszörös fényszórás vertikális pásztázással párosulva a legszélesebb körben alkalmazott technika a termék diszperziójának állapotának figyelemmel kísérésére, és ezáltal az instabilitás jelenségeinek azonosítására és számszerűsítésére. Koncentrált diszperziókkal működik, hígítás nélkül. Amikor a fény bekerül a mintába, a buborékok visszaszórják. A visszaszórt intenzitás egyenesen arányos a diszpergált fázis méretével és térfogatarányával . Így a koncentráció helyi eltéréseit (vízelvezetés, szinézis ) és a méret általános változásait (érés, koaleszcencia ) detektálják és monitorozzák.

Gyorsítási módszerek az élet előrejelzéséhez

A destabilizálás kinetikus folyamata sokáig tarthat (akár néhány hónapig, akár néhány évig is egyes termékeknél), ezért a készítőnek gyorsítási módszereket kell alkalmaznia az elfogadható fejlesztési idők megszerzése érdekében. A termikus módszereket használják a legszélesebb körben, amelyek a hőmérséklet emeléséből állnak a destabilizáció felgyorsítása érdekében (azáltal, hogy a fázisfordítás és a kémiai lebomlás kritikus hőmérséklete alatt maradnak). A hőmérséklet nem csak a viszkozitást, hanem a nemionos felületaktív anyagok és a rendszeren belüli kölcsönhatások hatását is befolyásolja. A diszperzió magas hőmérsékleten történő tárolásával szimuláljuk a termék valós életkörülményeit (például egy fényvédő tubus egy autóban nyáron), de akár 200-szor is felgyorsítjuk a destabilizációs folyamatokat.

Szilárd habok

A szilárd hab folyékony habból származik (többé-kevésbé viszkózus) a folyadék megszilárdításával . Ez a folyadék jellegétől függően különböző módon érhető el: megszilárdulás (például hőkezelés során), polimerizáció vagy gélesítés .

A szilárd hab lehet "nyitott" vagy "zárt". Ő:

nyissa ki, ha elegendő szilárd fólia eltörik, lehetővé téve némi gáz áramlását a habon keresztül ( perkoláció );
zárt, ha elég szilárd film sértetlen, megakadályozva a gáz átfolyását a habon.

Példák

A kenyér szilárd hab, a paszta főzés közben megszilárdul. A legtöbb kenyér morzsája nyitott hab és elég gyorsan szárad, mivel a levegő kering rajta keresztül. Néhány kenyér morzsa azonban zárt hab: ezek a kenyerek sokkal kevésbé száradnak ki, még akkor is, ha egyszer kinyitják őket.

A rétikulitok szilárd habok, amelyeket alkalmanként egyes vulkánok bocsátanak ki . Nyitottak: a vízre helyezve nem lebegnek, hanem lesüllyednek, a víz gyorsan pótolja a gázt.

A szintetikus habok nagyon gyakoriak. A tisztításhoz használt szivacsok habok. Sok más hab zárt, ezért szigetelő tulajdonságokkal rendelkezik (termikusan és akusztikusan); általában polimerből készülnek , például:

a habosított polipropilén , az említett EPP habosított polipropilénhez ;
poliuretán, feldolgozott poliuretán hab ;
karbamid-formaldehid (karbamid-formaldehid szigetelő hab );
a poliizocianurát (PIR)
a fenol-formaldehid , amelyet a rezolváló hab előállításához használnak ;
a polisztirol ;
- habosított (EPS, habosított polisztirolhoz ),
- vagy extrudált (XPS, extrudált polisztirolhoz ), például hungarocell .

A szilárd rész lehet még beton ( autoklávban edzett cellabeton , habbeton és barlangbeton ), üveg ( cellás üveg ), fém ( fémhab ) vagy kerámia ( kerámiahab ).

Mohák a kultúrában

A görög mitológiában Aphrodite istennő Ouranos neméből származó mohából ( ἀφρός / aphros ) születik , amelyet Cronos szeletel .
A Mahábháratában Indra isten azt ígéri, hogy nem öli meg éjjel, nappal sem szárazon, sem nedvesen a Namuchi démonot . Tehát alkonyatkor mohával megöli.
A mitikus Xia-dinasztia Kínájában egy császár két sárkányt megszelídít azzal, hogy szájuk habját mellkasba zárja, de 2000 évvel később a mellkas kinyílik: a hab elszökik és új sárkánnyá alakul.

Képgaléria

Tengeri hab ( plankton bomlása )
hab fém az alumínium
Alakú memóriahab ( Micrograph )
Tűzgátló szilikon hab
Hab golyó Ipari CT pásztázás
Habzó polisztirolhab

Megjegyzések és hivatkozások

Megjegyzések

Ez a tulajdonság a folyamatosság (a kondenzált fázis nem választjuk szét diszjunkt domének) megkülönbözteti habok gáz szuszpenziók ( köd , felhők , homokviharok , stb ).

Hivatkozások

Émeline Gallo, Johanna Jussey és Adrien Chicot, " A folyékony habok stabilitása, igazi egyensúlyi játék ... " [PDF] , az Olympiades de physique de France-on .
I. Roland, G. Piel, L. Delattre, B. Evrard, International Journal of Pharmaceuticalics , 263 (2003) 85-94
C. Lemarchand, P. Couvreur, M. Besnard, D. Costantini, R. Gref, Gyógyszerészeti kutatás , 20-8 (2003) 1284-1292
O. Mengual, G. Meunier, I. Cayre, K. Puech, P. Snabre, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects , 152 (1999) 111–123.
P. Bru, L. Brunel, H. Buron, I. Cayré, X. Ducarre, A. Fraux, O. Mengual, G. Meunier, A. de Sainte Marie és P. Snabre, Részecskék méretezése és jellemzése , szerk. T. Provder és J. Texter (2004)
Cantat és mtsai. (2010) , p. 10-11

Lásd is

Bibliográfia

(en) D. Weaire és S. Hutzler, A habok fizikája , Oxford University Press ,1999( ISBN 0-19-851097-7 és 978-0-1985-1097-0 )
Isabelle Cantat, Sylvie Cohen-Addad, Florence Elias, François Graner, Reinhard Höhler et al. , Habok: Szerkezet és dinamika , Párizs, Belin , koll. "Létra",2010. augusztus, 278 p. ( ISBN 978-2-7011-4284-5 )
[Cantat és mtsai. (2010)] (en) Isabelle Cantat, Sylvie Cohen-Addad, Florence Elias, François Graner, Reinhard Höhler et al. , Habok: felépítés és dinamika , Oxford, Oxford University Press ,2013, 265 p. ( ISBN 978-0-19-966289-0 , online olvasás )