TEFLON MATERIALEN ZIJN ONDER WATER BEKLEED MET NANOBELLETJES

De aanwezigheid van gasbelletjes met een dikte van slechts twintig tot dertig nanometer verklaart waarom siliconen en andere waterafstotende materialen zoals Teflon onder water zo weinig wrijvingsweerstand ondervinden. Australische natuurkundigen van het Ian Wark Research Institute van de universiteit van South Australia hebben al eersten deze minuscule nanobelletjes in beeld gebracht (Physical Review Letters, 22 okt).

De nanobelletjes zijn al eerder geopperd als verklaring voor het fenomeen dat twee waterafstotende oppervlakken elkaar onder water op korte afstand sterk aantrekken. Niemand had ze tot nu toe echter aangetoond. Dat komt volgens de Australiërs omdat de belletjes kleiner zijn dan de golflengte van zichtbaar licht, waardoor zij met gewone optica niet waarneembaar zijn.

Met een Atomic Force Microscope (AFM) kregen de Australiërs de structuren wel in beeld, op een glazen oppervlak met een waterafstotende coating van dichloordimethylsilaan.

Opmerkelijk was dat het waterafstotende oppervlak grotendeels bedekt bleek te zijn met nanobelletjes, bijna nergens maakte het oppervlak direct contact met het water. De belletjes hadden een levensduur van enige uren en vormden zich snel opnieuw nadat ze kapot gemaakt waren. Blijkbaar diende het oppervlak als nucleatiekern.

De onregelmatige en niet perfect ronde vorm van de nanobubbels wijst er volgens de onderzoekers op dat de drijvende kracht om de oppervlakte tussen gas en vloeistof klein te houden klein is ten opzichte van de kracht die het gas aan het waterafstotende oppervlak binden.

Het bestaan van nanobelletjes was altijd omstreden omdat het lastig is om het bestaan en de stabiliteit van deze nanobelletjes te verenigen met de conventionele thermodynamica. De kleine gasbelletjes zouden zo'n hoge interne druk moeten hebben (een nanobelletje van 10 nanometer zou bijvoorbeeld al een interne gasdruk van 140 atmosfeer hebben) dat het gas al gauw in het omringende water zou oplossen. Die interne druk valt volgens de onderzoekers echter een stuk lager uit omdat zij niet een ronde, maar afgeplatte pannekoekachtige vorm hebben.

    • Sander Voormolen