DRUPPELS DEUKEN WATEROPPERVLAK IN ALS EEN TRAMPOLINE

Regendruppels zijn meestal direct verdwenen zodra ze in een plas terechtkomen, maar af en toe zie je ze ook wel eens als zilveren bolletjes over het wateroppervlak schieten. Volgens Franse natuurkundigen is de kans groot dat in die druppels wat meer zeep- of vetmoleculen opgelost zitten (Physical Review Letters, 12 november).

Yacine Amarouchene en zijn collega's van de universiteit van Bordeaux wilden onderzoeken welke factoren een rol spelen wanneer een druppel een vloeistofoppervlak raakt. Ze lieten hiertoe duizenden waterdruppeltjes vanuit een pipet in een bak met water vallen en legden met een snelle camera en videorecorder vast wat er gebeurde. Daarbij varieerden ze de valhoogte en de concentratie van in het water opgeloste oppervlakte actieve stoffen of surfactanten.

De videobeelden laten zien dat een druppel die van niet al te grote hoogte valt het vloeistofoppervlak een beetje indeukt, alsof het een trampoline is. Nadat dat oppervlak razendsnel is teruggeveerd blijft de druppel gedurende korte tijd in een kuiltje liggen, waarna hij wordt opgeslokt. Naarmate de druppeltjes van steeds grotere hoogten vallen, neemt de kans toe dat ze uiteenspatten. Als ze echter intact blijven, dan overleven ze (tot verrassing van de onderzoekers) gemiddeld even lang als druppeltjes die van geringe hoogte werden losgelaten. Wel speelt de zeepconcentratie in het water hierbij een belangrijke rol. Naarmate die hoger is, houden de druppeltjes het langer vol.

De onderzoekers concluderen dat de levensduur van een druppel bepaald wordt door het wegstromen van de dunne laag lucht die hem scheidt van zijn ondergrond. Zeepmoleculen omhullen het bolletje water als een onzichtbare huid. Die stroperige laag verschaft extra stabiliteit en gaat het wegstromen van de lucht tegen. In het geval van zuiver water kan het oppervlak wél soepel meebewegen met de stromende lucht.

Naast het fundamentele begrip dat dit soort onderzoek biedt in een alledaags verschijnsel, is het ook van praktisch belang. Bij het spuiten van een auto moeten de fijne verfdruppeltjes, zodra ze het staal raken, uitvloeien tot een aaneengesloten film. Maar de druppeltjes in scheerschuim moeten juist zo lang mogelijk hun vorm behouden, opdat het schuim dat ook doet. De onderzoekers hopen met hun experimenten meer inzicht te krijgen in het oplossen van dit soort problemen.