Planten en dieren zuigen druppels op of stoten ze juist af

Hoe vaak zou het voorkomen dat een gans door een mist van fijne oliedruppeltjes vliegt? Minder vaak waarschijnlijk dan dat menselijk haar wordt bespoten met een vergelijkbare nevel van haarlak.

Wat de fijne ‘baardjes’ van de ganzenveer overkomt in de oliemist staat hier op de foto die uit Nature (23 februari) komt. In het bijzonder gaat het om wat oliedruppels doen die belanden tussen twee aangrenzende ‘baardjes’ – dat zijn de fijnste haren waaruit de veer is opgebouwd. Die druppels kunnen een dikke, min of meer bolvormige brug vormen tussen de twee baardjes, maar ze kunnen ook langs de baardjes uitvloeien en die over hun hele lengte naar elkaar toetrekken. Dat laatste heet in jargon ‘wetting’ en schijnt het beoogde effect van een haarlakbespuiting te zijn. Een derde mogelijkheid is dat de olie of lak zowel uitvloeit langs de haren als druppels vormt.

Het lijkt van weinig belang, maar in de industrie doen zich veel situaties voor waarin het erop aan komt van te voren te weten wat vloeistoffen doen die op een pakket vezels of haren belanden: uitvloeien of druppels vormen. Een internationale onderzoeksgroep, aangevoerd door Camille Duprat van Princeton University heeft met een eenvoudige proefopstelling aangetoond dat het gedrag van vloeistoffen op vezels goed is te voorspellen. Het blijkt af te hangen van de oppervlaktespanning, de stijfheid (elasticiteit) van de vezels en verder vooral van hun dikte en afstand en de grootte van de druppels. Dat was al in een theoretische model voorspeld maar kon worden bevestigd met druppeltjes siliconenolie die behoedzaam werden gedruppeld op twee parallelle glasvezels die, vlak naast elkaar, eenzijdig horizontaal waren ingeklemd. De orde van grootte is die van een versleten tandenborstel waarin toevallig nog net twee aangrenzende haren over zijn. De lengte van de gekozen glasvezels (0,3 millimeter diameter) varieerde van 0,5 tot 6 centimeter. Hun onderlinge afstand ongeveer van 0,5 tot 1 millimeter. De siliconendruppels werden vlak bij het inklempunt opgebracht, bewogen zich altijd spontaan naar het vrije uiteinden van de vezels en konden, afhankelijk van de omstandigheden, opeens uitvloeien. Druppelgrootte en onderlinge afstand van de vezels waren bepalend. In de eindtoestand was de oppervlakte-energie steeds minimaal.

In een begeleidend commentaar in Nature wordt het vermoeden uitgesproken dat plantaardige en dierlijke vezels en haren zich evolutionair zó hebben ontwikkeld dat ze ofwel optimaal water, bij voorbeeld dauw, opzuigen (‘uitvloeien’) of dat juist afstoten (de waterdruppels op eendenveren).

Karel Knip