بررسي اثر جريان مارانگوني و چينش مولكولي در پايداري فوم ايجاد شده توسط نانوذرات - مطالعه آزمايشگاهي

استفاده از نانو ذرات به‌همراه سورفكتانت براي توليد و پايدار كردن فوم مي‌تواند باعث رفع محدوديت‌هاي استفاده از سورفكتانت شود و پايداري فوم را به ميزان قابل توجهي افزايش دهد. هدف اصلي مطالعه حاضر بررسي و پيدا كردن نحوه چينش نانوذرات و مولكول‌هاي سورفكتانت در سطح تماس و تأثير جريان مارانگوني در پايداري فوم در حضور نانوذرات است. در اين مطالعه، آزمايشات براي دو سيستم فوم مختلف: (1) نانوذرات آنيوني-سورفكتانت كاتيوني (CTAB) و (2) نانوذرات آنيوني-سورفكتانت آنيوني (SDS) انجام شدند. براي تعيين چينش مولكول‌هاي سورفكتانت و نانوذرات در سطح تماس و فيلم مايع و تعيين اثر مارانگوني نتايج اين آزمايش‌ها با آزمايش‌هاي پايه متناظر در غياب نانوذرات مقايسه شدند. مشاهدات نشان مي‌دهند اگرچه حضور نانوذرات باعث افزايش پايداري فوم در هر دو سيستم مي‌شود، اما مكانيسم‌هاي موثر در پايداري سيستم‌ها متفاوت هستند. براساس مشاهدات، حضور نانوذرات در سيستم فوم SDS (همبار) باعث افزايش فوم‌زايي و پايداري فوم مي‌شود، اما در سيستم فوم CTAB (ناهمبار) علي‌رغم كاهش فوم‌زايي، پايداري فوم افزايش مي‌يابد. بنابر مشاهدات ذكر شده در سيستم همبار مؤثرترين عامل در پايداري فوم، نيروهاي دافعه هستند كه مولكول‌هاي سورفكتانت بيشتري را به‌سطح تماس ارسال مي‌كنند. تحليل نتايج كشش سطحي نشان داد در اين سيستم جريان مارانگوني با اثر منفي تخليه مايع در اثر گرانش مقابله مي‌كند و باعث پايداري فوم مي‌شود. از سوي ديگر در سيستم ناهمبار حضور نانوذرات در سطح تماس با كاهش نفوذمولكولي و افزايش انرژي جدا كردن ذرات باعث افزايش پايداري فوم مي‌شود. حضور نانوذرات در سطح تماس آن را به يك سطح جامد مانند تبديل مي‌كند و به‌علت الاستيسته بالاي سطح جريان مارانگوني اتفاق نمي‌افتد.