EO

Waarom balletjes op een hete plaat piepen en springen (video)

27 juli 2017 om 08:52 uur - Leiden

Hydrogel bolletjes kunnen niet alleen dienen als waterreservoir, maar ook als 'zachte motor'

Waterdruppels zweven in een hete pan vanwege het zogenoemde Leidenfrost-effect. Nu hebben natuurkundigen van Amolf en Universiteit Leiden een variatie ontdekt: het Elastische Leidenfrost-effect. Het verklaart waarom zogeheten hydrogel balletjes op een hete plaat rondspringen en hoge piepgeluidjes maken. De verklaring is verschenen in Nature Physics.


Soms ontstaan onderzoeksprojecten uit een plotselinge nieuwsgierige inval. Fysicus Scott Waitukaitis (Universiteit Leiden/ Amolf) kwam een filmpje tegen van stuiterende hydrogel balletjes op een hete plaat en raakte zo geïnspireerd dat hij besloot een voorstel te schrijven voor een NWO Veni-subsidie. Een jaar geleden kreeg hij de beurs.

 

Leidenfrost-effect

De sierlijke dans van waterdruppels in een braadpan is een bekend verschijnsel. Er is zelf een naam voor: het Leidenfrost-effect. De warme onderkant van de druppels verdampt zo snel dat ze elegant ronddrijven op een kussen van waterdamp.

 

Elastisch Leidenfrost-effect

Hydrogel balletjes bewegen ook, maar een stuk minder elegant: ze stuiteren wild in het rond. Bovendien maken ze schreeuwende geluidjes. Waitukaitis en groepsleider Martin van Hecke (Universiteit Leiden/AMOLF) ontdekten dat een onbekend effect ten grondslag ligt aan al deze paniek: het elastische Leidenfrost-effect, dat ze beschrijven in een publicatie in Nature Physics van 24 juli.


Hydrogel balletjes zijn elastische bollen van voornamelijk (98 procent) water. Er is geen schil. Het water zit gevangen in een netwerk van polymeren dat zich bevindt in de hele bol, net zoals een spons water vasthoudt. Wanneer de balletjes de hete plaat raken, verdampt een klein beetje water, net als bij gewone waterdruppels. Waitukaitis gebruikte hogesnelheidscamera's om het verdampingsproces te onderzoeken op het raakvlak tussen de bol en het hete oppervlak, en ontdekte dat de vrijgekomen waterdamp zorgt voor snelle schommelingen in druk en vervorming. De resulterende beweging geeft energie aan de bol, zodat hij kan blijven stuiteren. Deze schommelingen gaan razendsnel, een paar duizend keer per seconde. Dat is wat de hoge geluidjes veroorzaakt.

 

 

Zachte motor

Het verschijnsel brengt een nuttig concept aan het licht. Waitukaitis: "Effectief gedraagt de bol zich als een motor die zijn energie haalt uit het oppervlak. En het ongelofelijke is dat alle componenten van een motor, zoals de brandstof, het cilindermechanisme en de mechanische output, allemaal ingebed zijn binnen een enkele hydrogel bal." Omdat het mechanisme vereist dat het object squishy is, noemen de onderzoekers het een zachte motor. Dit idee kan ook bruikbaar zijn binnen andere gebieden. "De zachte robotica kan hier handig gebruik van maken. Je kunt bijvoorbeeld draadjes in de armen van een hydrogel robot stoppen en ze opwarmen op de plek waar je beweging wilt."

 

Gerelateerd nieuws

Microbiële cyborgs: bacteriën die stroom leveren

Microbiële cyborgs: bacteriën die stroom leveren

Op een dag kunnen 'microbiële cyborgs' worden gebruikt in brandstofcellen, biosensoren of bioreactoren. Wetenschappers van het Karlsruhe Institute of Technology (KIT) hebben een programmeerbaar, biohybride…

Metaal eten voor energie

Robots kunnen nu metaal 'eten' voor energie

Onderzoekers van de School of Engineering and Applied Science van de University of Pennsylvania hebben een ‘metal-air scavenger’ (metaal-lucht-eter, MAS) ontwikkeld die robots aandrijft door metaal te eten. Het…

Hoe je een gebroken hart heelt

Hoe heel je een gebroken hart?

Als de hartspier beschadigd is, is het repareren van het constant actieve orgaan een uitdaging. Empa-onderzoekers werken echter aan een op de natuur geïnspireerde weefsellijm die laesies in spierweefsel kan herstellen.…

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

Elobau Benelux BV *
Elobau Benelux BV *

creating sustainable solutions

Güdel Benelux
Güdel Benelux

Lineaire aandrijf componenten en oplossingen

Orfa Visser BV
Orfa Visser BV

Gespecialiseerd in Forceren, Dieptrekken, Flenswalsen, Lassen en Apparatenbouw.

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

21 oktober 2021, online

Altair Future.Industry Experience

Over ontwikkelingen in de maakindustrie.

10 november 2021

Google Innovation Bootcamp

Een online internationaal evenement op het gebied van infra, data en workspace.

10 november 2021

Precisiebeurs

Het jaarlijkse ontmoetingsmoment voor professionals uit de precisietechnologie.

Meer agendapunten »