17 feb. 1999
2 minuten
Belletjes met nanometerafmetingen, met daarin zuurstofgas en waterstofgas, blijken spontaan te kunnen ontbranden. Bij grotere bellen gebeurt er niets. Voor het eerst tonen onderzoekers van het MESA+ Instituut voor Nanotechnologie van de Universiteit Twente deze spontane ontbranding aan, in een publicatie in Physical Review E. Zij willen het verschijnsel toepassen in een compacte ultrasoonluidspreker.
Dat er sprake is van een ‘violent reaction’, blijkt alleen al uit de zichtbare beschadiging van de elektroden waarmee de reactie op gang wordt gebracht. Met die elektroden wordt, in een uiterst kleine reactiekamer, op de bekende manier waterstof en zuurstof gemaakt: via elektrolyse. Door de plus- en minpool steeds om te wisselen, blijken belletjes te ontstaan met daarin beide gassen.
De frequentie waarmee wordt omgeschakeld, bepaalt nu de grootte van de belletjes: hoe hoger de frequentie, hoe kleiner de belletjes. Met belletjes groter dan 150 nanometer gebeurt niets. Pas als ze kleiner worden, treedt de verbranding op. Eerdere experimenten in microreactoren lieten ook al zien dat er niets gebeurt met grotere bellen: de theorie is dat ze een te groot inwendig oppervlak hebben waar de warmte meteen naar toe kan
Meters per seconde
Onderzoeker Vitaly Svetovoy kwam dit fenomeen op het spoor toen hij een actuator wilde bouwen waarmee je snel druk kunt opbouwen. Bijvoorbeeld een luidsprekertje voor frequenties die voor de mens onhoorbaar zijn, in het ‘ultrasone’ gebied dat bijvoorbeeld in de medische wereld wordt toegepast. Om zo’n luidspreker heel compact te kunnen maken en toch op die schaal een ‘uitslag’ van meters per seconde te bereiken, is geen enkele mechanisch techniek toereikend. Door via belletjes druk op te bouwen, kan het misschien wél, meent Svetovoy. Probleem daarbij was steeds dat bellen heel snel te maken zijn, maar niet snel genoeg verdwijnen. De nu aangetoonde verbrandingsreactie lost dit probleem mogelijk op. Maar zorgt ook weer voor nieuwe problemen, zoals de beschadiging van de elektroden. "Dat gaan we nu verder onderzoeken", aldus Svetovoy.
Het onderzoek is uitgevoerd in de groep Transducer Science and Technology van prof. Miko Elwenspoek. De groep maakt deel uit van het MESA+ Instituut voor Nanotechnologie van de UT.
Het artikel ‘Combustion of hydrogen-oxygen mixture in electrochemically generated nanobubbles‘ van Vitaly Svetovoy, Remko Sanders, Theo Lammerink en Miko Elwenspoek is op 23 september 2011 verschenen in Physical Review E.
Anderen lazen ook
