Wetenschappers hebben misschien ontdekt hoe stofdeeltjes aan elkaar kunnen kleven om planeten te vormen, volgens een medeauteur van Rutgers onderzoek dat ook kan helpen om industriële processen te verbeteren.

In huizen, adhesie bij contact kan ervoor zorgen dat fijne deeltjes stofkonijnen vormen. Zo ook in de ruimte, adhesie zorgt ervoor dat stofdeeltjes aan elkaar gaan kleven. Grote deeltjes, echter, kunnen combineren vanwege de zwaartekracht - een essentieel proces bij het vormen van asteroïden en planeten. Maar tussen deze twee uitersten, hoe aggregaten groeien was tot nu toe grotendeels een mysterie.

De studie, gepubliceerd in het tijdschrift Natuurfysica , ontdekte dat deeltjes onder microzwaartekracht - vergelijkbaar met omstandigheden waarvan wordt aangenomen dat ze zich in de interplanetaire ruimte bevinden - spontaan sterke elektrische ladingen ontwikkelen en aan elkaar blijven plakken, grote aggregaten vormen. Opmerkelijk, hoewel gelijke ladingen afstoten, gelijkgeladen aggregaten vormen niettemin, blijkbaar omdat de ladingen zo sterk zijn dat ze elkaar polariseren en daardoor als magneten werken.

Verwante processen lijken aan het werk te zijn op aarde, waar wervelbedreactoren alles produceren, van kunststoffen tot farmaceutische producten. Tijdens dit proces, blazend gas duwt fijne deeltjes naar boven en wanneer deeltjes aggregeren door statische elektriciteit, ze kunnen aan de wanden van het reactorvat plakken, wat leidt tot shutdowns en een slechte productkwaliteit.

"We hebben misschien een fundamenteel obstakel overwonnen om te begrijpen hoe planeten ontstaan, " zei co-auteur Troy Shinbrot, een professor in de afdeling Biomedische Technologie van de School of Engineering aan de Rutgers University-New Brunswick. "Mechanismen voor het genereren van aggregaten in industriële processen zijn ook geïdentificeerd en die - we hopen - kunnen in toekomstig werk worden gecontroleerd. Beide resultaten zijn gebaseerd op een nieuw begrip dat elektrische polarisatie centraal staat bij aggregatie."

De studie, onder leiding van onderzoekers van de Universiteit van Duisburg-Essen in Duitsland, opent mogelijkheden om de aggregatie van fijne deeltjes in industriële verwerking mogelijk te beheersen. Het lijkt erop dat het introduceren van additieven die elektriciteit geleiden, succesvoller kan zijn voor industriële processen dan traditionele benaderingen voor elektrostatische controle, volgens Shinbrot.

De onderzoekers willen effecten van materiaaleigenschappen op plakken en aggregatie onderzoeken, en mogelijk nieuwe benaderingen te ontwikkelen voor het opwekken en opslaan van elektriciteit.