東京都立大学　理学部　物理学科
／　大学院　理学研究科 物理学専攻　教授　博士（工学）　栗田 玲　氏
【講師紹介】

　「泡」という言葉には、一つひとつの気泡を指す場合と、多数の気泡が集まった泡沫を指す場合があります。業種や製品によって注目する現象は異なりますが、両者には共通する物理的な性質も多くあります。
　本セミナーでは、気泡と泡沫の両方について、熱力学や流体力学を中心とした基礎知識を解説します。特に、泡がどのように発生し、成長し、安定化し、最終的に消滅するのかという一連の過程を、物理的な原理から理解することを目指します。
【気泡パート：気泡の発生と消泡】
様々な製品の製造過程では、意図せず気泡が発生することがあります。特に粘性の高い液体では気泡の除去が難しく、品質や製造効率に影響を及ぼすことも少なくありません。こうした問題に対して経験的な対策が取られることも多いですが、現象を支配する物理的な原理を理解することで、より効率的な対策を考えることができます。本パートでは、気泡の発生と成長に関する熱力学・動力学を説明し、気泡の運動や消滅の仕組みを解説します。その上で、気泡を効率的に除去するための基本的な考え方を紹介します。
【泡沫パート：起泡・安定性・流動・崩壊】
多数の気泡が密集した泡沫は、化粧品、食品、洗浄剤、消火剤など、身近な製品から様々な工業プロセスまで幅広く利用されています。
一方で、泡沫の過剰な発生や吹きこぼれなど、泡沫が問題となる場合もあります。これまで泡沫の制御には、界面活性剤や添加物の調整が広く用いられてきました。しかし、泡沫の性質は、界面活性剤の種類だけでなく、液体の粘性、気泡の大きさ、液体量、流動状態など、多くの因子に左右されます。そのため、泡沫を適切に制御するには、その基礎的な物理を理解することが重要です。本パートでは、まず泡沫が形成される起泡過程と、界面活性剤の役割について説明します。
　続いて、泡沫内部での液体の移動や浸透、気泡の変形・再配置、液膜の破断による崩壊などを取り上げます。これらの現象を通して、泡沫の安定性や流動性がどのように決まるのかを、最近の研究成果も交えながら解説します。また、事前に質問をいただければ、セミナーの中で可能な限り回答したいと考えています。

1．本セミナーの前置き
　・物理学的性質と化学的性質
　・気泡と泡沫の違い

2．表面エネルギー
　・表面エネルギー、表面張力とは？
　・ラプラス圧
　・濡れ係数
　・濡れ角
　・界面活性剤の役割と吸着

3．気泡の発生と除去
　・気泡の熱力学
　・気泡の発生と成長
　・気泡の浮上
　・壁についた気泡
　・液体の不安定性
　・真空脱泡
　・気泡を減らす方法とは？

4．泡沫の形成と基本的な性質
　・シャボン玉と泡沫の違い
　・泡沫の用途
　・泡沫の起泡メカニズム
　・気泡の生成・分裂・合一
　・界面活性剤の吸着と起泡の関係
　・泡沫の内部構造と名称
　・泡沫の弾性

5．泡沫内部の液体移動と安定性
　・泡沫の浸透圧と排液
　・毛管力による液体の浸透
　・浸透に伴う気泡の変形と移動
　・泡沫内部の液体の置換と混合
　・泡沫を壁に留まらせる

6．液体量による泡沫の分類と崩壊
　・ドライフォームの性質
　・ウェットフォームの性質
　・最近の研究による分類
　・各状態の力学応答とマクロな変形
　・液膜の破断と泡沫の崩壊
　・連鎖的な気泡の崩壊
　・消泡剤を使わない消泡促進方法

7．泡沫のレオロジー（時間があれば）
　・液体の塗り広げ理論
　・泡沫の粘性
　・泡沫を塗り広げる

8．事前質問に対する回答、質疑応答

9．まとめと今後の展望