EO

Golven van ijs in een druppel (video)

28 januari 2020 om 03:18 uur

Een druppel die op een oppervlak valt dat flink koud is, ‘supercooled’, blijkt te bevriezen op een manier die nog niet eerder is waargenomen. Bij een klein temperatuurverschil zien we de bekende kristallen die zich vertakken. Is het oppervlak kouder, dan blijken cirkelvorming ijsfronten zich van het middelpunt naar de rand te bewegen.


Onderzoekers van de Universiteit Twente en het Max Planck Center laten dit voor het eerst zien en verklaren het fenomeen in de laatste Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).


We kennen het gevaar van regen die valt op een ondergrond die nog bevroren is: het wordt snel spekglad. Een druppel vloeistof die op een oppervlak valt dat kouder is dan het smeltpunt van de vloeistof, zal bevriezen of stollen. We denken daarbij aan de ‘stervormige' patronen die ook in sneeuw zijn te zien, en die zich over de hele druppel gaan vertakken. Maar bij koudere oppervlakken gaat de bevriezing niet alleen sneller, het mechanisme verandert ook radicaal. Is het oppervlak koud genoeg, dan blijkt een opmerkelijk fenomeen op te treden: vanuit het midden van de druppel bewegen ijsfronten zich naar de rand van de druppel. Deze beweging herhaalt zich tot de druppel bevroren is. De UT-onderzoekers hebben hiervoor druppels van de stof hexadecaan bestudeerd, dat een smeltpunt van 18 graden heeft. De ‘golven' nemen ze waar vanaf een temperatuurverschil van 11 graden.

 

Druppel van onderaf

Die waarneming doen de onderzoekers door vanaf de onderkant naar de stolling van de druppel te kijken met een snelle camera: precies op het grensvlak wordt laserlicht gereflecteerd en met een hogesnelheidscamera gefilmd. Dit heet ook wel ‘total internal reflection' en kennen we van het nemen van vingerafdrukken.

drup

Stroming

In hun verklaring in PNAS laten de UT-onderzoekers zien dat de druppel het koudst is op het punt waar het voor het eerst het oppervlak raakt, dus in het middelpunt. Rondom dat centrum treedt snelle kristalvorming op. Maar erboven is de druppel nog vloeibaar, er komt een vloeistofstroming op gang die de kristallen naar de rand duwt als een cirkelvormig front. Dit herhaalt zich totdat de hele druppel vast is, uitgespreid over het oppervlak. De temperatuur van de ondergrond bepaalt ook op welke manier gestolde druppels hecht, en daarmee het gemak waarmee ze zijn is te verwijderen.

dripDe interactie tussen kristalvorming en de vloeistofstroom

 

Het onderzoek geeft bijvoorbeeld meer inzicht in de manier waarop druppels aanvriezen op een vliegtuig, waarbij kostbare de-icing noodzakelijk is. Verschillende productieprocessen maken gebruik van de omzetting van vloeibaar naar vast op een oppervlak, zoals 3D printing. En in EUV (extreme ultraviolet) lithografie, voor de fabricage van chips, wil je graag voorkomen dat gesmolten tindruppels terechtkomen op de kostbare spiegels en zo het productieproces kunnen frustreren.

 

 

Gerelateerd nieuws

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.…

MIT ‘tunet’ isolatiewaardes met elektriciteit

MIT ‘tunet’ isolatiewaardes met elektriciteit

Onderzoekers aan het MIT hebben een 'elektrische warmteklep' ontworpen, een apparaat dat de thermische geleidbaarheid van materialen naar behoefte kan variëren. Ze slaagden erin om het vermogen van het…

Help zwarte gaten ontdekken in het Lofar Radio Galaxy Zoo-project

Zwarte gaten ontdekken in het Lofar Radio Galaxy Zoo-project

Wetenschappers van Astromn en de universiteit Leiden zoeken hulp om de oorsprong te vinden van honderdduizenden sterrenstelsels die zijn ontdekt door radiotelescoop Lofar.

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Product van de maand

RSS
Semiflexibele printplaten (PCB)

Semiflexibele printplaten bestaan uit gespecialiseerde FR-4-materialen en worden gemaakt volgens een specifieke...

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

B&R Industriële Automatisering BV *
B&R Industriële Automatisering BV *

Perfection in Automation

Elobau Benelux BV *
Elobau Benelux BV *

creating sustainable solutions

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Ringspann Benelux BV
Ringspann Benelux BV

Partner in aandrijf- en opspantechniek

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

3 maart 2020, Den Bosch

High Speed and Radio frequency PCBs

Seminar about High Speed and Radio frequency PCBs

4 maart 2020, Veldhoven

RapidPro

Op weg naar de Digitale Productie

10 maart 2020, Vianen

Masterclass Machineveiligheid XL

Meer agendapunten »