ڈی ویریز نے واٹر فیز فوم سسٹمز میں فوم کے استحکام پر تحقیق کی ہے، جس میں پولی یوریتھین فوم کی تشکیل میں بنیادی اصولوں اور کچھ اسٹیبلائزیشن پوائنٹس کی وضاحت کی گئی ہے۔
تحقیق کا خیال ہے کہ جب گیس کا ایک مخصوص حجم مائع مرحلے کی اکائی کے حجم میں منتشر ہوتا ہے، نسبتاً یکساں طور پر منتشر مائکرو سیلولر جھاگ پیدا کرنے کے لیے، نظام پر ایک مخصوص آزاد توانائی (ΔF) کا اطلاق ہونا چاہیے، جیسا کہ مندرجہ ذیل کے ذریعے اظہار کیا گیا ہے۔ فارمولا
△F=yA
جہاں ΔF مفت توانائی ہے؛ y سطح کا تناؤ ہے۔ A بلبلا انٹرفیس کا کل رقبہ ہے۔
چونکہ مائع فوم کے نظام میں، گیس مائع انٹرفیس کے سطحی رقبے میں کمی کا رجحان ہمیشہ رہتا ہے، اگر سسٹم کو کافی مفت توانائی نہیں دی جاتی ہے، تو مائع مرحلے میں بلبلے مل جائیں گے یا گر جائیں گے۔ مندرجہ بالا فارمولے کے اصول کے مطابق، سطحی تناؤ y کو کم کرنے والے مادوں کو شامل کرنے سے، جیسے کہ سلیکون آئل سرفیکٹینٹس، اسی توانائی ΔF حالات میں ایک بڑا کل ببل انٹرفیس ایریا (A) حاصل کر سکتے ہیں۔ لہذا، لوگوں کو شامل کرنے سے مناسب سرفیکٹینٹس ٹھیک بلبلے کے پھیلاؤ کی تشکیل میں سہولت فراہم کرتے ہیں۔
ریاستہائے متحدہ کی موبے کیمیکل کمپنی نے پولی یوریتھین فوم کی تشکیل کے عمل کو ٹریک کرنے اور مشاہدہ کرنے کے لیے ایک تیز رفتار کیمرہ استعمال کیا۔ مواد کی چپچپا پن کو بتدریج بڑھانے کے عمل میں، وقت کے اضافے کے ساتھ بلبلوں کی شکل اور حجم میں تبدیلی آئے گی، اور بلبلوں کا حجم چھوٹے سے بڑے میں بدل جائے گا۔ شکل بھی بتدریج کروی سے تین جہتی نیٹ ورک کی ساخت میں پینٹا ہیڈرون اور ہیکسہڈرون کی شکل اختیار کرتی ہے۔
کلاسیکی نظریہ کے مطابق، فومنگ کے عمل میں، کروی بلبلے میں گیس کا دباؤ ارد گرد کے مائع کے دباؤ سے بڑا ہوتا ہے۔ چھوٹے بلبلے میں گیس کا دباؤ بڑے بلبلے کے مقابلے میں بڑا ہوتا ہے، اور ان کے درمیان دباؤ کا فرق △ p اور ΔP ہوتا ہے۔
△p=2y/R
△p'=2y(1/R1-1/R2)
جہاں y سطح کا تناؤ ہے؛ R بلبلا رداس ہے؛ R1 اور R2 بالترتیب چھوٹے اور بڑے بلبلوں کے ریڈیائی ہیں۔
وقت گزرنے کے ساتھ، چھوٹے بلبلے پھیلتے، پھیلتے اور بڑے بلبلوں میں ضم ہوتے ہیں، جس سے گیس کو آہستہ آہستہ بڑی شکل اور حجم ملتا ہے۔ اگر سطحی تناؤ کو کم کرنے کے لیے سازگار ایک اضافی چیز کو فارمولے میں شامل کیا جائے، تو یہ بڑے اور چھوٹے بلبلوں کے درمیان دباؤ کے فرق کو کم کرنے، فوم کے استحکام کو بہتر بنانے، اور باریک خلیوں کے ساتھ فوم کا ڈھانچہ تیار کرنے میں مدد دے گا۔
گیس مائع دو مرحلے کے دوسرے پہلو کے طور پر، مائع کا کردار بلبلے کے استحکام کی بحث میں ایک اور موضوع ہے۔ مائع کی سطح کے تناؤ سے قطع نظر خالص مائع میں مستحکم بلبلے حاصل کرنا ناممکن ہے۔ نسبتاً مستحکم بلبلوں کو حاصل کرنے کے لیے، درج ذیل دو شرائط کو پورا کرنا ضروری ہے:
1. نظام میں کم از کم دو یا زیادہ سسٹمز ہیں؛
2. نظام کے ایک جزو کو ترجیحی طور پر بلبلے کی سطح پر جذب کیا جا سکتا ہے۔ گبز تھیوری کے مطابق، اس کی سطح کا تناؤ جذب شدہ محلول کی قسم اور مقدار سے طے ہوتا ہے۔
dy=—ΣΓdμ
فارمولے میں، Γ جزو کی کیمیائی صلاحیت ہے؛ μ جزو کی سطح سے زائد ہے۔
مندرجہ بالا تعلق کے مطابق، محلول کی ایک خاص مقدار کی صورت میں، سطح کے رقبے میں اضافہ سطح کی اضافی کو کم کر دے گا، اور سطحی تناؤ میں اضافہ سطح کے رقبے کے مزید پھیلاؤ میں رکاوٹ بنے گا، یعنی بلبلہ۔ فلم کو مزید پتلا کیا جائے گا۔ لہذا، سطح کے تناؤ میں اضافہ بلبلے کی دیوار کو پتلا ہونے سے روک سکتا ہے اور بلبلے کے استحکام میں حصہ ڈال سکتا ہے۔
ببل وال فلم پر مائع کیپلیری ایکشن کی وجہ سے مائع نکاسی پیدا کرے گا، جو سیل کے استحکام کو متاثر کرنے والے عوامل میں سے ایک ہے۔
شکل 6-2 بلبلے کی دیوار کے حصے کا ایک بڑا کراس سیکشنل ماڈل کا منظر ہے۔
لاپلیس اور ینگ کے نظریہ کے مطابق، چونکہ ① اور ② پر مائع خلیے کی دیوار کی جھلی کا دباؤ دیوار کی جھلی ③ پر دباؤ سے کم ہے، اس لیے دیوار کی جھلی ③ پر مائع ①، ② دو کی طرف بڑھتا ہے ایک ہی وقت میں، اثر کی وجہ سے کشش ثقل کی، زیادہ تر مائع ② میں بہہ جائے گا۔ مائع کے بہاؤ کی مقدار ① اور ② کے دو سروں کے درمیان فاصلے L کے متناسب ہے، یعنی جتنا بڑا فاصلہ L ہوگا، مائع کے بہاؤ کی مقدار اتنی ہی زیادہ ہوگی۔ مائع بازی کے نتیجے میں، بلبلے کی مائع فلم کی دیوار پتلی ہو جائے گی، جو بلبلے کے استحکام کے لیے زیادہ ناگوار ہے۔ مائع کی واسکاسیٹی جتنی زیادہ ہوگی، مائع کو منتشر کرنا اتنا ہی مشکل ہے۔ لہذا، مائع کی viscosity میں اضافہ بلاشبہ جھاگ کے استحکام میں ایک مثبت کردار ادا کرے گا. اگر کچھ اتپریرک جو مائع جیل کے رد عمل کو فروغ دے سکتے ہیں مائع رد عمل کے نظام میں مائع واسکاسیٹی میں اضافے کی شرح کو تیز کرنے کے لئے شامل کیا جاتا ہے تو ، مائع فلم کے بہاؤ کی شرح کم ہوجائے گی ، جو جھاگ کے استحکام کو بڑھانے کے لئے فائدہ مند ہے۔ . اسی طرح، جب مادی نظام کا درجہ حرارت بڑھتا ہے، تو مائع کی چپچپا پن کم ہو جائے گی، سطح کا تناؤ کم ہو جائے گا، اور بلبلے کی مائع دیوار کے پتلے ہونے کا رجحان بڑھ جائے گا، جو بلبلے کی دیوار کے پھٹنے کو تیز کرے گا۔ فلم.
اس کے علاوہ، جھاگ کے استحکام میں دو طرفہ برقی اثر بھی ہوتا ہے۔ مثال کے طور پر، بلبلوں کی توسیع کی وجہ سے، بلبلے کی فلم کی دیوار کے دونوں اطراف کے آئنک سرفیکٹنٹ، مائع فلم کو کھینچنے پر مائع فلم کے اندر اور باہر پھنس جائیں گے۔ سطح پر ایک چارج رکاوٹ ہے. جب دیوار کی سطح قریب ہوتی ہے تو، دو برقی خصوصیات کی مکروہ قوت ببل فلم کی دیوار کو پتلا ہونے سے روکتی ہے، اور مائع دیوار کے دونوں طرف وین ڈیر والز قوت باہمی کشش کے عمل کے تحت بلبلے کی دیوار کی فلم کو پتلی بنا دیتی ہے۔ . لیکن یہ قوت نسبتاً کمزور ہے۔
