Estudio del colapso de espumas líquidas mediante sonido e imágenes: Aplicación del modelo de resonancia de Helmholtz

DOMINGUEZ CLAUDIA; FERNANDEZ LEYES MARCOS; RITACCO HERNAN

Merlo. San Luis

Congreso; 100 Reunión Nacional de Física. Asociación de Físicos Argentinos; 2015

Las espumas líquidas son sistemas dispersos formados por burbujas de gas en una matriz continua de líquido que encontramos en una gran variedad de sistemas, industrias y procesos. Para poder formular y controlar estos sistemas es necesario antes entenderlos desde la física fundamental. Las espumas líquidas son sistemas fuera del equilibrio termodinámico estabilizados cinéticamente mediante sustancias superficialmente activas. Estos tensoactivos (o surfactantes, del ingles) se adsorben en la interfaz gas-líquido estabilizando las espumas por inhibición del coarsening, el drenaje y el colapso; los tres procesos responsables de la dinámica en una espuma liquida, tarde o temprano el sistema alcanza el estado de equilibrio correspondiente a una separación de fases completa. El drenaje es flujo de líquido a través de los canales entre burbujas, el ?coarsening?, la evolución del tamaño de burbuja debido al flujo de gas entre ellas, y la coalescencia, es la ruptura de los films líquidos que separan las burbujas. Todos estos fenómenos ocurren simultáneamente, están interrelacionados y dependen de numerosos parámetros volumétricos e interfaciales, haciendo el estudio experimental y teórico de éstos sistemas una tarea difícil.En este trabajo proponemos estudiar espumas modelo, en 2 y 3 dimensiones estabilizadas por un tensioactivo biodegradable de la familia de los tensoactivos GEMINI 12-2-12. Intentamos correlacionar propiedades de volumen e interfaciales (estructura de agregados, tensión superficial, elasticidad y viscosidad superficiales), que juegan un rol central en la estabilidad de los films líquidos entre burbujas, con la estabilidad y la dinámica de las espumas obtenidas, focalizándonos en dos de los procesos mencionados: coarsening y colapso. Para ello estudiamos la viscoelasticidad interfacial mediante la técnica de oscilación de barreras en Balanza de Langmuir en función de la concentración de tensoactivo. Por otro lado, la formación de distintas estructuras de agregados micelares en volumen tiene un impacto tanto en la dinámica de drenaje como en las propiedades interfaciales. Estudiamos la formación de distintas estructuras micelares en volumen en función de la concentración y la influencia de estas estructuras en las dinámicas de coarsening y colapso. Para ello hemos utilizado técnicas de dispersión de luz difusa, dispersión de luz dinámica y análisis de sonido.Respecto a las propiedades interfaciales, encontramos una clara correlación entre las propiedades de viscoelasticidad superficial y la estabilidad de las espumas obtenidas. Por otro lado, la presencia de micelas \tipo gusano" a cierta concentración de tensoactivo, produce espumas \super-estables" capaces de permanecer durante días. Atribuimos este comportamiento a una serie de efectos acoplados, por un lado a un incremento de la viscosidad superficial que estabiliza los films frente a fluctuaciones térmicas y por otro a una disminución de la velocidad de drenaje de líquido y a un aumento de la viscosidad de volumen, todo lo cual contribuye a la estabilidad global del sistema disperso.