Water kookt zonder bubbels als je een ruwe superhydrofobe coating gebruikt. Onderzoekers uit Saoedi-Arabië presenteerden dit deze week in Nature.

Het principe is gebaseerd op het Leidenfrost-effect. Je komt dit bijvoorbeeld tegen als je een druppel water in een hete pan laat vallen: de druppel springt de hele pan door, maar gaat niet koken. Dit komt doordat de hitte genoeg van het water verdampt om te zorgen voor een heel klein laagje stoom tussen de druppel en de pan. Als de pan afkoelt, verdwijnt het laagje stoom en spat het water alle kanten op.

Als je nu het oppervlak van de pan behandelt met een ruwe coating die zeer waterafstotend is, lukt het om het laagje stoom te behouden, ook als het oppervlak afkoelt. Dit biedt bijvoorbeeld voordelen in metalen chemische en nucleaire reactoren. Normaal speelt daar het risico van explosie door het Leidenfrost-effect, maar de coating voorkomt dit.

De onderzoekers testten twee roestvaststalen bolletjes: één bedekt met een ruwe superhydrofobe coating en de andere met een hydrofiel laagje. De hydrofobe bol werd verhit tot 400 °C – tegen een hogere temperatuur is de coating niet bestand – en de hydrofiele tot 700 °C.

Beide bollen werden in water van kamertemperatuur gedoopt, waarop ze werden omgeven door een laagje stoom. Het gaslaagje rond de hydrofiele bolletjes verdween snel, waardoor het water explosief ging koken. Het gaslaagje rond het hydrofobe bolletje bleef echter in stand tot het metaal was afgekoeld.

In een tweede experiment gebruikten de onderzoekers dezelfde coatings voor metalen staven met een verwarmingselement erin. De hydrofiele staaf werd constant afgekoeld door het omringende water en kon niet warmer worden dan 106 °C. De hydrofobe staaf werd afgeschermd door een stoomlaagje en kon hierdoor de temperatuur van 250 °C bereiken.

Toepassingen van de hydrofobe coating liggen, naast vermindering van explosiegevaar, bijvoorbeeld in een verlaging van de weerstand tussen vloeibare en vaste stoffen. De coating kan daarom onder andere nuttig zijn voor de scheepvaart en microfluidics.

Bron: Nature