Bellenmatras verlaagt weerstand vloeistofchip

Onderzoekers van het onderzoeksinstituut MESA+ van de Universiteit Twente hebben met een minuscule `vloeistofchip' voor het laten zien hoe kleine gasbelletjes de wrijving met een stromende vloeistof beinvloeden. Deze kennis stelt wetenschappers in staat om de stromingsweerstand bij allerlei toepassingen waar vloeistof en gasbellen samenkomen gericht te manipuleren. Dit is onder meer nuttig bij de ontwikkeling van kunstmatige longen en bij het maken van cola. Het onderzoek is gepubliceerd in het toonaangevende wetenschappelijke vakblad PNAS.

Theoretisch was al becijferd hoe de vorm en grootte van gasbellen de wrijving van de bovenliggende vloeistof beinvloeden. Tot op heden was het exacte verband echter - ondanks meer dan twintig jaar intensief onderzoek - niet met experimenten aangetoond. Onderzoekers van het onderzoeksinstituut MESA+ van de Universiteit Twente hebben nu een minuscule vloeistofchip ontwikkeld waarmee je nauwkeurig kunt meten hoe de minuscule belletjes de weerstand van een stromende vloeistof beinvloeden.

In het onderzoek bleken de wetenschappers bijvoorbeeld in staat om de stromingsweerstand van de vloeistof in de chip met 21 procent te verminderen. En een sterkere verlaging is zeker haalbaar, vertelt prof. dr. ir. Rob Lammertink, een van de betrokken onderzoekers.

Vloeistofchip

De ontwikkelde vloeistofchip bevat twee parallelle kanaaltjes met een diameter van slechts 100 micrometer (een micrometer is duizend keer kleiner dan een millimeter). In het ene kanaal stroomt een vloeistof, in het ander een gas. De kanaaltjes zijn verbonden door nog kleinere kanaaltjes die gasbelletjes van zo'n tien micrometergroot in de vloeistof toe kunnen laten. Deze belletjes bekleden de wand van het vloeistofkanaal met een `bellenmatras' en beinvloeden daar de weerstand van de stromende vloeistof. De onderzoekers zijn, door de gasdruk te varieren, in staat om de vorm en grootte van de belletjes te bepalen waardoor ze nauwkeurig de invloed van de belletjes op de weerstand van de vloeistof kunnen bepalen.

Het gaat om zeer fundamenteel natuurkundig onderzoek, maar volgens Lammertink zijn er op termijn zeker toepassingen voor te vinden. 'Je kunt deze kennis bijvoorbeeld gebruiken bij de ontwikkeling van kunstmatige longen, waarmee je bloed via een kunstmatig membraan van zuurstof kunt voorzien, of bij het oplossen van koolzuur in frisdranken zoals cola.'

Onderzoek

Het onderzoek is uitgevoerd door Elif Karatay, Sander Haase, Claas Willem Visser, Chao Sun, Detlef Lohse, Peichun Amy Tsai en Rob Lammertink van de vakgroepen Soft Matter, Fluidics, and Interfaces en Physics of Fluid van het UT-onderzoeksinstituut MESA+. Het onderzoek is financieel mede mogelijk gemaakt door NWO en de Europese Unie. Het toonaangevende wetenschappelijke vakblad PNAS heeft het onderzoek gepubliceerd

Bron: Nieuwsbank