夢幻肥皂泡

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，導致肥皂泡上方的膜變薄，因此肥皂泡的存在時間通常很短。

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，這些水分子在空氣中會緊緊地粘在一起。但這樣并不足以形成泡泡，因為如果水分子之間過度黏合只會形成水滴，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，英國的一位“肥皂泡人”就能“吹”出長6m、直徑1.5m的巨型肥皂泡。據說他有兩個吹肥皂泡的技巧，其中最重要的就是保密的肥皂液配方。據說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？

我們決定自己動手配置不同的肥皂液，通過實驗得出令肥皂泡保持穩定的最佳配方，研究影響肥皂泡穩定性的因素。

一、實驗材料

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，洗發液，洗潔精。

二、實驗設計

取適量原料，配置三種不同比例的肥皂泡原液并編號。購買配好的泡泡水作為對照組，設計了以下三組實驗。

實驗一：水∶肥皂末∶甘油=6∶1∶1

實驗二：水∶洗潔精∶甘油∶白糖=6∶2∶2∶2

實驗三：水∶膠水∶洗潔精∶洗發液=4∶1∶2∶2

三、實驗現象

對照組：水透明清亮，密度低，起泡較少。吹出的泡泡在陽光下呈彩色，輕盈，膜薄透明，易破裂，一次吹出的泡泡較多，持續時間較短。

實驗一制得的泡泡水密度較高，黏度略強于對照組，起泡多。吹出的泡泡在陽光下無色，較輕盈，膜薄呈乳白色，不易破裂，但一次吹出的泡泡較少，持續時間較短。

實驗二制得的泡泡水清亮透明，密度低，起泡多且小。吹出的泡泡在陽光下呈彩色，十分輕盈，膜較薄，較實驗一更穩定，吹出的泡泡較小且多，持續時間長于實驗一。

實驗三制得的泡泡水呈乳白色，較渾濁，密度高，黏度較強，起泡較多。吹出的泡泡在陽光下呈彩色，比實驗二的泡泡更沉重，膜較厚且有彩色光暈，不易破裂，吹出的泡泡小且多，持續時間長。

由此我們猜想，在泡泡水制作的過程中，以水作為溶劑比肥皂末、洗潔精和洗發液的起泡效果更好。甘油、白糖、膠水增加了肥皂泡的黏度，使肥皂泡存在時間更長、更穩定。為了驗證猜想，我們進行了第二次實驗。

四、進一步實驗

實驗四：在實驗三的基礎上加入甘油，使水∶膠水∶洗潔精∶洗發液∶甘油=4∶1∶2∶2∶2

實驗五：在實驗二的基礎上加入膠水，使水∶洗潔精∶甘油∶白糖∶膠水=6∶2∶2∶2∶2

實驗四制得的泡泡水濃度更高，吹出的泡泡比實驗三更加穩定，持續時間更長。

實驗五制得的泡泡水黏度更高，吹出的泡泡比實驗二更沉重，膜厚，持續時間長。

五、實驗結論

1.加入甘油的泡泡更穩定

甘油（丙三醇）含大量羥基，可溶于水，與水結合能力強，降低了水的蒸發速率，延長了泡泡的保持時間，使泡泡更穩定。

2.加入膠水的泡泡更穩定

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，存在于其內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，這些水分子就像被黏在一起。但如果水分子之間過度黏合，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、肥皂泡帶來的啟發

泡泡雖小，但古往今來無數科學家仍積極開發它的潛在利用價值。

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出不同質感。它還可以改變投射的影像的透明度。

薄膜屏幕可通過超聲波震動來控制和改變透明度和表面狀態，通過超聲波與薄膜的組合在屏幕上形成更真實、生動的畫面。如果把幾個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

科學家測量了肥皂泡破裂時的瞬時溫度，結果令他們震驚不已。

液態的肥皂泡猛地收縮時，它的內部變得非常熾熱，溫度大約是2萬攝氏度，比太陽表面的溫度高4倍！據猜測，瞬間高溫說明在肥皂泡中也許發生了特殊反應，不過目前還沒有確切的實驗證據。

3.良好的隔音效果

沐浴時不小心被泡沫蓋住了耳朵，仿佛一下子失去了聽力，每個人或許都曾遇到這種情況。法國研究人員的一項最新研究解釋了聲音進入肥皂泡后是如何減弱的。

原來，聲波帶來的氣體震動會引起兩種泡沫結構的運動。當使用低頻聲波時，聲音傳播的速度很慢，約30m/s，不會被泡沫隔絕。當使用高頻聲波時，音速提高（約220m/s）僅會造成氣泡壁的運動，聲音可以穿透泡沫。

然而，當使用范圍較大的中等頻率聲波時，氣泡壁的運動方向會與聲波帶來的氣體移動方向完全相反，聲音會被完全封鎖在氣泡當中，產生了泡沫的隔音效果。這項研究成果對研發用于檢測泡沫品質的聲學探測儀等有重要意義。（指導老師：劉瑞敏）