Een team van onderzoekers onder leiding van de Universiteit van Cambridge heeft een al lang bestaand mysterie opgelost over hoe zachte vloeistofdruppels harde oppervlakken, zoals rotsen en metalen, kunnen eroderen. Dit proces, bekend als vloeistofimpacterosie, is een groot probleem in veel industrieën, waaronder de lucht- en ruimtevaart-, energie- en productiesector.

De onderzoekers ontdekten dat de sleutel tot het begrijpen van vloeistofimpacterosie de vorming van een dunne vloeistoffilm tussen de druppel en het oppervlak is. Deze film zorgt ervoor dat de druppel zich kan verspreiden en een grotere kracht op het oppervlak kan uitoefenen, wat tot erosie leidt.

De bevindingen van de onderzoekers kunnen helpen bij het ontwikkelen van nieuwe manieren om oppervlakken te beschermen tegen erosie door vloeistofinslagen. Zo kan het bijvoorbeeld mogelijk zijn om coatings toe te passen die de vorming van de vloeistoffilm voorkomen, of om druppels met een lagere oppervlaktespanning toe te passen.

De studie is gepubliceerd in het tijdschrift Nature Physics.

Achtergrond

Erosie door vloeistofimpact is een groot probleem in veel industrieën, waaronder de lucht- en ruimtevaart-, energie- en productiesector. Het proces vindt plaats wanneer een vloeistofdruppel met hoge snelheid op een hard oppervlak, zoals een steen of metaal, botst. Hierdoor kan het oppervlak eroderen, wat kan leiden tot problemen zoals:

* Verminderde efficiëntie van motoren en turbines

* Verhoogde slijtage van componenten

* Falen van constructies

De mechanismen van vloeistofinslag-erosie worden al vele jaren bestudeerd, maar er is nog steeds veel dat niet wordt begrepen. Een van de belangrijkste mysteries is hoe zachte vloeistofdruppels harde oppervlakken kunnen eroderen.

Nieuw onderzoek

De nieuwe studie, geleid door de Universiteit van Cambridge, heeft het mysterie opgelost van hoe zachte vloeistofdruppels harde oppervlakken kunnen eroderen. De onderzoekers ontdekten dat de sleutel tot het begrijpen van vloeistofimpacterosie de vorming van een dunne vloeistoffilm tussen de druppel en het oppervlak is.

Deze film zorgt ervoor dat de druppel zich kan verspreiden en een grotere kracht op het oppervlak kan uitoefenen, wat tot erosie leidt. De onderzoekers konden dit bevestigen door experimenten uit te voeren met vloeistofdruppels met verschillende viscositeiten en oppervlaktespanningen. Ze ontdekten dat druppeltjes met een lagere viscositeit en een hogere oppervlaktespanning een grotere kans hadden het oppervlak te eroderen.

De bevindingen van de onderzoekers kunnen helpen nieuwe manieren te ontwikkelen om oppervlakken te beschermen tegen erosie door vloeistofinslagen. Zo kan het bijvoorbeeld mogelijk zijn om coatings toe te passen die de vorming van de vloeistoffilm voorkomen, of om druppels met een lagere oppervlaktespanning toe te passen.

Betekenis

De nieuwe studie is een belangrijke doorbraak in het begrip van vloeistofimpacterosie. De bevindingen kunnen helpen bij het ontwikkelen van nieuwe manieren om oppervlakken te beschermen tegen dit schadelijke proces, dat een aanzienlijke impact zou kunnen hebben op veel industrieën.