Ga naar hoofdinhoud

Platte nanoluchtbellen in de file

Hoe snel een luchtbel in een vloeistof oplost, hangt sterk af van de grootte van de bel. Toch blijven minuscule bellen op een oppervlak van water uren tot dagen bestaan. Onderzoekers van Stichting FOM en de Universiteit Twente ontwikkelden een nieuw model dat dit verklaart: de nanobellen worden platter en hopen op in een soort file. Door hiermee rekening te houden, kunnen de onderzoekers de levensduur van nanobellen correct voorspellen.

Oppervlaktespanning zorgt ervoor dat hoe kleiner een bel is, des te sneller het gas uit de bel oplost in de omliggende vloeistof. Minuscule bellen (kleiner dan zo’n 100 nanometer) zouden hierdoor binnen enkele microseconden moeten oplossen. De bestaansduur van nanobellen op een oppervlak in contact met water is echter tien ordegroottes groter.

Onderzoekers kunnen nu verklaren hoe dit komt. Als nanobellen kleiner worden, beweegt de buitenste rand (de contactlijn met het oppervlak) niet mee. De bel zit als het ware vastgeplakt. Hierdoor wordt de bel platter als zijn volume afneemt. Bij plattere bellen kan oppervlaktespanning het gas er minder snel uitpersen. De bel loopt dus steeds trager leeg naarmate hij platter wordt.

File
Ook is de omringende vloeistof verzadigd met opgelost gas. Dit zorgt voor een soort file van gas: er moet eerst gas worden geloosd naar de atmosfeer, voordat nieuw gas uit de bellen op kan lossen in de vloeistof. De snelheid waarmee gas ontsnapt uit een bel neemt hierdoor sterk af, afhankelijk van de dikte van de vloeistoflaag boven de bellen.


Nanobellen op een oppervlak in contact met water. De bellen zijn slechts enkele tientallen nanometers groot en lossen verrassend langzaam op.

Berekeningen met het nieuwe model geven een voorspelde levensduur die overeen komt met de bestaansduur die is gemeten in experimenten.

De onderzoekers willen het model met vervolgexperimenten valideren zodat het kan worden gebruikt voor praktische toepassingen. Een veelbelovende toepassing van deze nanobellen is het bedekken van de wanden van kanaaltjes in ‘micro fluidic devices’. De vloeistof die er doorheen stroomt ondervindt hierdoor minder weerstand.

x
Mis niet langer het laatste nieuws

Schrijf u nu in voor onze nieuwsbrief.

Inschrijven