<Plant & Factory>
10-1-2019

Oliedruppel gaat spontaan zweven boven ijskoud oppervlak

Oliedruppel gaat spontaan zweven boven ijskoud oppervlak

Onderzoekers van de Universiteit Twente ontdekken dat een oliedruppel op een erg koud vloeistofoppervlak uit zichzelf gaat bewegen en dat minutenlang volhoudt, zelfs na bevriezing.

ENGINEERINGNET.BE - Dat is eigenlijk het omgekeerde van wat gebeurt als een druppel water beweegt over een heet oppervlak, wat bekend staat als het Leidenfrost effect.

Druppels die op een hete plaat vallen, verdampen niet razendsnel, maar worden opgetild door een soort kussentje van hun eigen damp. Dit effect van zwevende druppels is uitvoerig onderzocht sinds de ontdekking, in de achttiende eeuw, door naamgever Johann Gottlob Leidenfrost.

Wat gebeurt er nu met een druppel op een heel koud oppervlak? Op een bad van vloeibare stikstof van -196°C plaatste UT-onderzoeker Anaïs Gauthier een druppel ethanol of siliconenolie, op kamertemperatuur.

Dat druppeltje bevriest niet ter plekke, maar gaat na enkele seconden spontaan en met constante snelheid bewegen. Zelfs als het uiteindelijk wél bevriest, blijft de druppel in rechte lijnen bewegen, tot wel tientallen minuten lang. Komt het in de buurt van de wand van het vloeistofreservoir, dan stuitert het elastisch terug.

Anders dan bij het gewone Leidenfrost effect, is het niet de druppel maar het onderliggende vloeistofoppervlak dat een vormverandering ondergaat. Zo vormt zich een laagje damp tussen de koude vloeistof en de relatief warme olie.

Dat verklaart niet waarom de druppel uit zichzelf gaat bewegen, in plaats van ter plekke te bevriezen. Er moet een aanzet zijn. Uit de analyse van camerabeelden, simulaties en wiskundige modellen blijkt dat het laagje onder de druppel niet symmetrisch is.

Deze asymmetrie is de aanstichter voor de beweging: de snelheden zijn op deze manier goed te voorspellen. Aan de wanden vindt geen botsing plaats, dan zou de snelheid er eerder uit gaan. Ook tussen de wand en het druppeltje vormt zich een laagje damp, zodat het elastisch terugkaatst.

Vervolgonderzoek moet uitwijzen wat de asymmetrie in het laagje precies veroorzaakt. Een vraag is ook wat er gebeurt met meerdere druppels op het oppervlak. “De spontane beweging van druppels kan interessant zijn voor het bevriezen en transporteren, zonder vervuiling, van bijvoorbeeld biologische materialen”, aldus Gauthier. << (Lydia Heida) (foto: UTwente)

Video:

Lees meer over:
Plant & Factory

Keuze van de redactie