bélyegkép|Egy szappanbuborék bélyegkép|Lány buborékokat fúj bélyegkép|Sok buborék habot képez A szappanbuborék egy rendkívül vékony, szappanból vagy mosószerből és vízből álló film, amely levegőt zár magába gömböt alkotva, amelynek felülete irizál. A szappanbuborékok általában csak néhány másodpercig maradnak egyben, azután kipukkadnak, maguktól, vagy akkor, ha hozzáérnek egy másik tárgyhoz. Gyakran játszanak vele gyermekek, de néha művészeti előadásokban is használják őket. Sok, egymáshoz tapadó kis buborék habot eredményez.
Amikor fény esik egy szappanbuborékra, úgy tűnik, az idővel változtatja a színét. A szivárványban látható színekkel ellentétben, amelyek a diszperziónak (különböző fényhullámhosszra más a vízcseppek törésmutatója) köszönhetően, fénytörésből erednek. De a szappanbuborékban látható színek a fényhullám-interferenciából, amelyek a vékony szappanfilm elülső és hátsó felületéről visszaverődő fényhullámok között jön létre. A buborék falát alkotó folyadékfilm vastagságától függ, hogy milyen színekre (fényhullámhosszra) lesz a fényhullámok interferenciája konstruktív (erősítés), ezeket a hullámhosszakat látjuk a buborék színeiként.
Matematikai vonatkozások A szappanbuborékok a minimális felület összetett matematikai problémájának fizikai példái, egy adott térfogatot tartalmazó legkisebb lehetséges felület alakját veszik fel. Egy szappanfilm, a minimális felület fizikai megvalósítása. Ha mindkét oldalán azonos a nyomás, a film nulla átlagos görbületű felületté válik. A szappanbuborék egy zárt szappanfilm: a külső és belső nyomáskülönbség miatt (amit a görbült folyadékfelszín hoz létre a felületi feszültsége révén) egy mindenütt ugyanakkora, állandó görbületű felület.
Habár az már 1884 óta ismert, hogy egy adott térfogatú levegő befogadására a legkisebb felületű mód egy gömb alakú szappanbuborék (HA Schwarz tétele), csak 2000-ben bizonyították, hogy két egyesült szappanbuborék biztosítja az optimális (legkisebb összfelületű) módot két különböző méretű, adott térfogatú levegő befogadására. Ezt nevezték el kettős buborék sejtésnek.
Ezen tulajdonságaiknak köszönhetően a szappanbuborék-filmeket gyakorlati problémamegoldó eszközként is alkalmazzák. Frei Otto építeszmérnök szappanbuborék-filmeket használt olyan, legkisebb felületű lemez geometriájának meghatározására, amelyet több tartópont között feszítenek ki. Ezt a geometriát forradalmi, nagy statikai szilárdságú tetőszerkezetek tervezésénél alkalmazta.Jonathan Glancey, The Guardian November 28, 2012 Híres példa erre a Nyugat-Németország pavilonja az Expo 67 montreali világkiállításon, melyet ő tervezett. bélyegkép|280x280px|A buborék falának szerkezete
A buborék szerkezete A buborék hártyája egy viszonylag rendezett szerkezetű vékony vízréteg, amit két oldalról irányítottan elhelyezkedő felületaktív molekulák (pl. szappanmolekulák) borítanak. Ezek a molekulák egy hidrofil fejből (–OH, – NH2, – COOH, – SO3H stb. csoport) és egy hidrofób farokból (szénhidrogén lánc) állnak. A hidrofil fejek a vízrétegbe merülnek hidratálódnak és lecsökkentik a víz felületi feszültségét s így stabilizálják a buborék alakját. Ha a hidrofób farkak elrendezését megzavarjuk, a buborék kipukkad. Ha hegyes vagy éles felülettel érintkezik, szintén kipukkadhat. A szappanbuborékok egy idő után maguktól is elpattannak, mert a vízmolekulák elpárolognak és a molekulák folytonossága a buborékban megszűnik.bélyegkép|200x200px|Kockára felvitt szappanhártya ami egy hiperkocka
Szappanbuborék-számítógép A szappanfilmek által létrehozott struktúrák nem csak egyszerűen gömbhéjakra feszülhetnek, hanem gyakorlatilag bármilyen alakra, például drótvázakra. Segítségükkel sokféle minimális felület tervezhető. Valójában néha könnyebb a minimálfelületeket fizikailag előállítani, mint matematikai modellezéssel kiszámítani. Ezért a szappanfilmek analóg számítógépeknek tekinthetők, amelyek a rendszer összetettségétől függően felülmúlhatják a hagyományos számítógépeket.
Fizika
Összeolvadás bélyegkép|Egyesült szappanbuborékok. A kisebb betüremkedik a nagyobba bélyegkép|Lassított felvétel a szappanbuborékok kialakulásáról egy buborékpálcán Amikor két buborék egyesül, olyan alakot vesz fel, amely esetén a lehető legkisebbre csökken az összfelülete, ami függ az egyes buborékok által bezárt levegő térfogatától. Ha a buborékok azonos méretűek, akkor közös faluk sík (nem görbült). Ha nem azonos méretűek, akkor közös faluk benyomódik a nagyobb buborékba, mivel a kisebbikben nagyobb a belső nyomás, mint a nagyobbikban, a Young–Laplace-egyenletnek megfelelően.
Egy olyan ponton, ahol három vagy több buborék találkozik, úgy rendeződnek el, hogy legfeljebb három buborékfal találkozik. Mivel a felületi feszültség mindhárom felületen azonos, a közöttük lévő mindhárom szög 120°. Négynél több buborékfal nem találkozhat egy pontban. A találkozási pontnál a síkok között szög: arkuszkoszinusz (−1/3) ≈ 109,47°.
Mindezek a szabályok, amelyeket Plateau-törvényeknek neveznek, meghatározzák, hogyan épül fel a hab a buborékokból.
Stabilitás Egy szappanbuborék élettartamát korlátozza a felszínét alkotó nagyon vékony (néhány mikrométer) vízréteg elszakadása. Így érzékeny a következőkre:
Vízáramlás a szappanfilmben A víz gravitáció miatt a buborék falában is lefelé folyik. Ez lassítható a víz viszkozitásának növelésével, például glicerin hozzáadásával. Párolgás: Ez lassítható, ha a buborékot nedves levegőben fújják, vagy cukrot adnak a vízhez. Szennyeződés és zsír: Amikor a buborék egy száraz, vagy szennyezéses felületű tárggyal érintkezik, az általában felszakítja a szappanfilmet. Ez megelőzhető, ha a tárgy felülete vizes (lehetőleg szappanos vízzel benedvesítve).
Buborékfújáshoz való folyadék receptje Kísérletek után a kutatók azt találták, hogy a leghosszabb életű szappanbuborékhoz ilyen keveréket kell használni:
85,9 % víz 10 % glicerin 4 % mosogatószer 0,1 % guargumi
Azzal éri el a hosszú élettartamot, hogy minimalizálta a buborék falában a Marangoni-effektust. Más receptek is elérhetők
Nedvesedés Amikor egy szappanbuborék szilárd vagy folyékony felülettel érintkezik, nedvesedés figyelhető meg. Szilárd felületen a buborék illeszkedési szöge a szilárd anyag felületi energiájától függ. Egy szappanbuboréknak nagyobb az érintkezési szöge egy, a buborékot alkotó folyadékra erősen hidrofób (nem nedvesedő) szilárd felületen, mint egy hidrofil (jól nedvesedő) felületen. Folyékony felületen a szappanbuborék illeszkedési szöge a méretétől függ – a kisebb buborékok alacsonyabb érintkezési szöggel rendelkeznek.
Színes buborékok balra|bélyegkép|Vékonyodó, elpukkanás közelében levő szappanbuborék. A fekete részek nem lyukak, csak ott már túl vékony a buborék fala ahhoz, hogy létre jöhessen a színt adó interferencia. Egy buborék átlátszó vízből áll, amely átlátszó levegőt zár magába, mégis színesnek látszik. A falát alkotó szappanfilm azonban olyan vékony, mint a látható fény hullámhossza. A beeső és a belső és külső felületről visszaverődő hullámok találkozásakor interferencia keletkezik. A buborék belső faláról visszaverődő fény a fal vastagságának kétszeresével több utat tesz meg, mint a külső felületről visszaverődő fény. Amikor találkoznak, optikai interferencia jön létre és a beesés szögétől és a folyadékfilm vastagságától függ, hogy milyen hullámhosszon lesz konstruktív interferencia, azon a részén olyan színűnek látszik a buborék. Ezek a színek a folyadékfilmen létrejövő Newton-gyűrűk. Adott színű folyadékfilm (buborék) előállítása kihívást jelent.
Byron, Melody és Enoch Swetland szabadalmaztatott egy olyan, nem mérgező folyadékot buborékfújásjoz (Tekno Bubbles) amely UV-fény hatására világít. Ezek a buborékok léátható fényű, normál megvilágítás mellett úgy néznek ki, mint a hagyományos, buborékok, de UV-fényben világítanak, minél erősebb az UV fény, annál erősebben. bélyegkép|Három szappanbuborék réteg, kis szögben megvilágítva. A buborékokat festékes (például: ételfesték, tempera) folyadékból fújva azok is színesek lesznek és "festmények" elkészítésére is használhatók ha a papíron, vagy vásznon pukkadnak ki, mikor az hozzájuk érintjük. Tim Kehoe, több évnyi munkával kifejlesztett egy színes buborékot amelyet Zubbles néven forgalmaz. Anyaga nem mérgező és nem hagy foltot a ruhán, mert a benne használt lakton alapú festék elveszti színét oxigén, víz, vagy nyomás hatására (a festékes ruha utóbbi kettővel biztosan találkozik mosás közben). 2010-ben Naoko Yamazaki japán űrhajósnő bebizonyította, hogy lehetséges megfestett, színes buborékokat létrehozni mikrogravitációban. Ilyenkor a vízmolekulák egyenletesen oszlanak el a buborék falában az alacsony gravitációs környezetben és a festékhez kötődők nem "csurognak le" a buborék aljára, mint a földi gravitációban (a kísérletben vörös gyümölcslé és szappan keverékéből fújt buborékot).
Megfagyó szappanbuborék bélyegkép|Félig fagyott szappanbuborék egy fenyőágon. Bal oldala már szilárd (jégkristály) jobb oldala még folyadék bélyegkép|Szappanbuborék megfagyása videón Ha szappanbuborékokat fújunk –15 C° alatti hőmérsékletű levegőbe, megfagynak, amikor egy felülethez érnek. A bennük lévő levegő fokozatosan kidiffundál, aminek következtében a buborék, idővel saját súlya alatt összezsugorodik. Körülbelül –25 C alatti hőmérsékleten a buborékok még összezsugorodás előtt megfagynak a levegőben és a talajra esve széttörhetnek. Amikor egy buborékot meleg levegővel fújnak, az azonnal majdnem tökéletes gömb alakúra fagy meg. De ahogy benne a meleg levegő lehűl, a térfogata csökken és a buborék részlegesen összeomlik. Egy ilyen alacsony hőmérsékleten sikeresen létrehozott buborék mindig meglehetősen kicsi lesz; gyorsan megfagy, és ha tovább növekszik, széttörikHope Thurston Carter: Frozen Frosted Fun hopecarter.photoshelter.com, Michigan, USA, 2014, retrieved 25 January 2017. – Photo catalogue.. A kis szappanbuborékok megfagyása 2 másodpercen belül megtörténik, miután a hóra esnek (a levegő hőmérséklete körülbelül –10...–14 °C)pilleuspulcher: Freezing soap bubbles on snow google+, Regensburg, Germany, 23 January 2017, retrieved 25 January 2017. – Photos, description in German.. A szappanbuborékos előadások (performanszok) a szórakoztatást a művészi teljesítménnyel ötvözik és magas szintű szakértelmet igényelnek. Egyes előadók kereskedelmi forgalomban kapható buborékfolyadékokat használnak, míg mások saját receptekkel dolgoznak. Egyes művészek óriási buborékokat vagy csöveket hoznak létre, amelyek gyakran tárgyakat vagy akár embereket is beborítanak. Másoknak kockákat, tetraédereket és más alakzatokat alkotó buborékokat sikerül létrehozniuk. A buborékokat néha puszta kézzel fogják meg. A vizuális élmény fokozása érdekében néha füsttel, gőzzel vagy héliummal töltik meg őket és lézerfénnyel, vagy tűzzel kombinálják. A szappanbuborékok gyúlékony gázzal, például PB gázzal is megtölthetők, majd meggyújthatók.
Művészetben, színdarabokban bélyegkép|Szappanbuborékok Budapest belvárosában bélyegkép|„Buborékszakértő” a 2009-es Epervásáron, Cambridge- ben.