Growth of a bubble cloud in a CO 2-saturated water under microgravity

ガス過飽和液体中の気泡雲の拡散駆動成長は、溶剤交換マイクロリアクター、ナノテクノロジー、泡状物質製造などいくつかの現代技術で応用されている問題である。 しかし、地球の重力条件下では、雲が表面に付着していない場合、浮力の作用、すなわち重力効果により、これらのダイナミクスは非常に限られた時間しか観察することができない。 ここでは、微小重力環境下でCO2過飽和水中で成長する高密度気泡雲の時間発展に関する実験的観測結果を報告する。 その結果、気泡雲は異なる成長速度を示す3つの領域が存在することを報告した。 短時間では、各気泡はEpstein-Plesset方程式にしたがって独立に成長する。 その後、気泡は互いに相互作用を開始し、利用可能なCO2を奪い合うように成長速度が低下する。 こうなると、成長速度は遅くなる。 これは、気泡が雲の中の深いところにあるほど早く発生する。 最後に、長い時間経過すると、殻の上にある気泡だけが成長を続ける。 これらの領域は、個々の気泡が点状物質群の存在下で成長するという数学的モデルによって定性的に記述することができる。 このモデルは希薄な気泡雲に対してのみ有効であるにもかかわらず、その予測は、我々が観測した気泡雲はかなり高密度であるにもかかわらず、実験観察と一致しています。

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