Luchtkussen voor vallende druppels (video)

Kleine vallende druppels kunnen maar liefst vijftien keer stuiteren voordat ze op een vlak oppervlak terecht komen. Opvallend hierbij is dat ze de ondergrond niet blijken te raken, maar dat ze op een microscopisch laagje samengedrukte lucht stuiteren. Dat komt naar voren uit fundamenteel onderzoek van wetenschappers van UT-onderzoeksinstituut Mesa+, dat is gepubliceerd in het tijdschrift Nature Physics. Volgens prof.dr. Frieder Mugele is deze kennis onder meer van belang voor toepassingen op het gebied van inkjet printing, medische inhalers en coatingtechnologie

Uit eerder onderzoek was bekend dat het gedrag van druppeltjes die op een oppervlak vallen beïnvloed wordt door de aanwezige lucht, maar onduidelijk was wat de natuurkundige principes erachter precies waren. Onderzoekers van de Universiteit Twente hebben daarom met behulp van hogesnelheidscamera’s bekeken wat er precies gebeurt als je kleine druppels, van een halve tot een hele millimeter groot, op een volkomen vlak oppervlak laat vallen. De druppels blijken enkele malen te stuiteren voordat ze op het oppervlak terecht komen. Hierbij raken ze echter het oppervlak zelf niet; de druppels blijken te stuiteren op een microscopisch luchtlaagje van ongeveer 200 nanometer dik dat zich net boven het oppervlak vormt. Opvallend hierbij is dat het stuitergedrag onafhankelijk is van de vloeistof waaruit de druppels bestaan.

Vijftien keer stuiteren

Bij elke keer stuiteren daalt de snelheid van de druppels een klein beetje. Na maximaal vijftien keer stuiteren breekt de luchtlaag open, waarna de druppel terecht komt op het oppervlak.

Het gaat om fundamenteel natuurkundig onderzoek, maar volgens prof.dr. Frieder Mugele is de verworven kennis onder meer van belang voor toepassingen waarbij kleine druppels en een oppervlak samenkomen, zoals bij inkjet printing, medische inhalers en coatingtechnologie.

Video: Kleine vallende druppels kunnen maar liefst vijftien keer stuiteren voordat ze op een vlak oppervlak terecht komen, zonder de ondergrond te raken.

Onderzoek

Het onderzoek is uitgevoerd door Jolet de Ruiter, Rudy Lagraauw, Dirk van den Ende en Frieder Mugele van de vakgroep Physics of Complex Fluids van UT-onderzoeksinstituut Mesa+. Het onderzoek is financieel mede mogelijk gemaakt door Océ, het Ministerie van Economische Zaken, de provincies Overijssel, Limburg en Noord-Brabant en de stadsregio Eindhoven.