Lotuseffect voorkomt verontreiniging in en op machines

Bij een lotusblad rollen druppels eenvoudig van het blad weg, ook wel het lotuseffect genoemd. Onderzoekers van de Technische Universität Kaiserslautern (TUK) onderzoeken dit effect met behulp van een 3D-camerasysteem met hoge snelheid. Dit helpt om te zien wat er gebeurt als druppels verschillende oppervlaktestructuren raken. De bevindingen kunnen helpen de slijtage van machine-onderdelen te verminderen of om fabrieken vrij van verontreiniging te houden.

Het lotuseffect is gebaseerd op het feit dat het oppervlak van lotusbladeren ongelijkheden vertoont, waardoor de druppel niet kan hechten. Onderzoekers van de afdeling Mechanica en Procestechniek aan TUK onderzoeken nu het gedrag van druppels wanneer ze oppervlakken tegenkomen die verschillende gevormde microstructuren hebben, zoals noppen, rasters of trapezoïden. “Hier hebben we te maken met structuren die aanzienlijk kleiner zijn dan de diameter van een haar”, zegt Fabian Krull, die dit onderzoek samen Dr. Sergiy Antonyuk verricht. “De structuren liggen in een bereik van 100 nanometer tot 10 micrometer; dimensies niet zichtbaar voor het menselijk oog. En toch kunnen die structuren op verschillende manieren het botsen van druppels op een oppervlak beïnvloeden.” De bevindingen van de onderzoekers zouden kunnen helpen wrijving van machines of ontwerpoppervlakken van industriële installaties verminderen om te voorkomen dat stof en verontreinigingsdeeltjes zich in of op de machines ophopen. Dit zou ook nuttig kunnen zijn voor ziekenhuizen, zodat micro-organismen zich niet aan bepaalde dingen kunnen vasthouden.

Krachtige camera’s

Om het proces in detail te kunnen observeren, worden drie krachtige camera’s gebruikt. “Ze nemen foto’s vanuit verschillende invalshoeken”, zegt Krull. Software wordt gebruikt om de gegevens vervolgens om te zetten naar een 3D-afbeelding. “Op die manier kunnen we stap voor stap zien wat er gebeurt als een druppel verschillende oppervlakken raakt”, legt professor Antonyuk uit. Bovendien simuleren de ingenieurs de val van die druppels met hun computermodellen.

Tijdens de Achema van 11 t/m 15 juni, een vakbeurs voor de procesindustrie in Frankfurt, wordt deze technologie op de onderzoeksstand gepresenteerd.