Twentse onderzoekers hebben ontdekt hoe ze cavitatieveschijnselen gecontroleerd kunnen opwekken. Voor het eerst kunnen ze nu het cavitatiegedrag van een aantal bellen tegelijk bestuderen, zo schrijven ze in Physical Review Letters.

Cavitatie is het verschijnsel waarbij gasbellen ontstaan in een snel bewegende vloeistof, bijvioorbeeld rond een scheepsschroef. Dat gas heeft dan al in de vloeistof opgelost gezeten en komt vrij door lokale daling van de druk. Zodra de druk weer oploopt, klappen de bellen weer. Daarbij komt voldoende energie vrij om schade aan de schroef te veroorzaken. Het verschijnsel wordt ook nuttig toegepast, bijvoorbeeld in niersteenvergruizers en ultrasoonbaden.

Tot nu toe was het alleen gelukt het gedrag van één losse cavitatiebel te beschrijven. Dat gedrag is echter niet echt representatief voor een bellenwolk waarin de bellen elkaars gedrag beïnvloeden.

De groep van prof. Detlef Lohse (Universiteit Twente) heeft nu een experimenteel systeem ontwikkeld dat reproduceerbare luchtbelletjes genereert aan een oppervlak onder water. Het bestaat uit een plaatje silicium, dat door collega’s van het nanotech-instituut MESA+ is voorzien van 37 gaatjes van 4 micrometer diameter en 15 micrometer diepte, in een zeshoekig patroon. Het plaatje is voorzien van een waterafstotende coating.

Het plaatje wordt opgehangen in water van 20 graden Celsius, dat is verzadigd is met gas. Met behulp van een piezo-elektrische geleider wordt een elektrische ontlading opgewekt, die zorgt voor een schokgolf in het water. Waar die schokgolf passeert, stijgt de waterdruk eerst even om vervolgens te dalen. Op dat moment gaat het gas in de gaatjes uitzetten, en vormt het belletjes. De vorming, en het daaropvolgende inklappen, wordt gevolgd met een snelle camera.

Uit de beelden blijkt dat de belletjes aan de rand van het patroon het eerst klappen. Tijdens dat proces vervormen ze in de richting van het midden. Er ontstaat een soort stroming naar het midden van het plaatje. De onderzoekers hebben inmiddels een hydrodynamisch model opgesteld dat goed overeenkomt met het experimentele gedrag.

De oderzoekers werken nu aan een systeem waarbij de bellen, net als in werkelijkheid, wat dichter bij elkaar kunnen zitten.

bron: persbericht FOM, 2 juni 2006