Emulzije so prisotne povsod – od živilske in kozmetične industrije do farmacije in medicine. Njihova kakovost je neposredno odvisna od tega, kako natančno in učinkovito lahko razpršimo eno tekočino v drugo. Ultrazvočna emulzifikacija je ena izmed najučinkovitejših metod, ki za razbitje kapljic izkorišča pojav kavitacije – rast in silovit kolaps mehurčkov v tekočini.
Na Zemlji gravitacija poskrbi za dobro definirano in stabilno mejo med oljno in vodno fazo, kar omogoča nadzorovano in učinkovito interakcijo s kavitacijsko cono pri konici ultrazvočne sonde. Do sedaj je bil ta proces v breztežnostnih pogojih popolnoma neraziskan.
Študentska skupina, ki je delovala pod mentorstvom profesroja dr. Matevža Dularja, je v okviru 87. paraboličnega poletnega programa Evropske vesoljske agencije (ESA) izvedla eksperiment CAVE 0g in prvič neposredno vizualizirala ultrazvočno emulzifikacijo v breztežnostnih pogojih. Z visokohitrostnimi kamerami Photron SA-Z pri 50.400 slikah na sekundo so posneli proces nastanka emulzij pri različnih razmerjih olje-voda ter rezultate primerjali z referenčnimi meritvami v normalnih gravitacijskih pogojih. Članek je bil objavljen v reviji Ultrasonics Sonochemistry (IF = 9,7): https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1350417726001604
Rezultati so pokazali, da v breztežnostnih pogojih kapilarne sile prevzamejo vlogo gravitacije in narekujejo obliko ter položaj meje med tekočinama. To povzroči, da je interakcija med kavitacijsko cono in mejno površino manj predvidljiva, emulzifikacija pa je počasnejše in manj učinkovito.
“Ugotovili smo, da je položaj meje med oljno in vodno fazo ključni parameter za učinkovit proces emulzifikacije – in prav tega v breztežnostnih pogojih ne moremo nadzorovati na enak način kot na Zemlji,” pojasnjuje Jakob Mali, prvi avtor članka.
V prihodnosti bodo rezultati služili kot osnova za razvoj aktivnih strategij pozicioniranja meje med tekočinama v vesolju, kar je ključnega pomena za pripravo emulzij v dolgotrajnih vesoljskih misijah.