Universiteit van Amsterdam

Gepubliceerd op 11 juni 2009

Hoe stromen vaste vloeistoffen als tandpasta en cement?

Gepubliceerd op 11 juni 2009

Bepaalde materialen kunnen zowel vloeistof zijn als vaste stof. Tandpasta bijvoorbeeld vloeit niet onder zijn eigen gewicht op de tandenborstel; het is een vaste stof. Echter, als je genoeg druk uitoefent, stroomt het als een vloeistof uit de tube. Het is belangrijk te weten onder welke omstandigheden de materialen vast zijn en wanneer vloeibaar. Onderzoekers van de Universiteit van Amsterdam en het City College of New York hebben een nieuwe stap gezet in de ontrafeling van het mysterie van stroming bij dergelijke materialen. Hun onderzoeksresultaten worden op 12 juni gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Science.

De zogeheten yield stress fluids (`visco-plastische vloeistoffen') zijn erg belangrijk in de voedings- en cosmetische industrie (denk aan mayonaise, slagroom, crèmes, haargel), maar ook bij de winning van olie (boorvloeistoffen) of in de bouw (vloeibaar cement). Voor al deze toepassingen is het belangrijk te weten onder welke omstandigheden de materialen vast zijn en wanneer vloeibaar. Dit was echter nooit op reproduceerbare wijze te meten. Natuurkundige Daniel Bonn van de UvA laat samen met Morton Denn van het City College of New York zien dat het vaste stadium van deze materialen wordt veroorzaakt door een interne structuur. Yoghurt wordt bijvoorbeeld vast doordat zich een netwerk van eiwitten vormt. Deze structuur kan veranderen door stroming (zie afbeelding); de materialen worden vloeibaarder naarmate ze langer stromen. De stroming beïnvloedt de structuur, waardoor de mechanische eigenschappen veranderd zijn als de stroming weer ophoudt. Dit nieuwe inzicht maakt de weg vrij voor het maken van beter smeerbare margarines, en helpt ons om beter om te gaan met radioactief afval dat de vorm van een sludge (modder) heeft. De `yield stress' komt door de interne structuur in het materiaal. Een gel in rust (afbeelding links) heeft een duidelijke structuur die het materiaal stevigheid geeft: het materiaal gedraagt zich als een vaste stof. De afbeelding rechts toont hetzelfde materiaal na stroming: de structuur is gebroken, en het materiaal stroomt als een vloeistof.

Publicatiegegevens

D. Bonn & M.M. Denn: `Yield Stress Fluids Slowly Yield to Analysis'. Science (Vol. 324), 12 juni 2009.

Het volledige artikel kan worden ingezien op de website van Science, zie onderstaande verwijzing.

Verwijzingen

Bekijk het volledige artikel