Onderzoek naar gedrag van vloeistoffen
Regendruppels op een autoruit stromen anders dan over de zachte blaadjes van een bloem. Hoogleraar Jacco Snoeijer bestudeert hoe vloeistoffen zich gedragen in contact met een oppervlak en doet onderzoek naar zachte materialen. Die blijken zich aan hun oppervlakte namelijk vloeistofachtig te gedragen.
“Veel van ons werk bestaat uit experimenten met hogesnelheidscamera’s,” vertelt Snoeijer. “We filmen hoe vloeistoffen stromen en proberen vervolgens wat we zien in een model te gieten. In het ideale geval kunnen we het vloeistofgedrag ook wiskundig beschrijven, met een formule die geschikt is voor toepassingen waarin vergelijkbare stromingen van vloeistof in contact met een oppervlak voorkomen.”
Het mooie aan onderzoek naar vloeistoffen vindt Snoeijer dat het gaat over fundamentele fysische fenomenen, en dat het tegelijk heel tastbaar is en je het overal in het dagelijks leven tegenkomt. “Op Youtube was het een tijdje een rage om een gedeeltelijk gevulde waterfles in de lucht te gooien en op de bodem te laten landen, de water bottle flip challenge. Toen een groep eerstejaarsstudenten dit fenomeen wilde onderzoeken, hebben we dat serieus opgepakt en daar is zelfs een wetenschappelijke publicatie uitgerold, samen met de studenten, waarin we de waterstromen in de fles beschrijven en een formule geven voor het ideale vulpercentage,” vertelt hij. “Iets vergelijkbaars is het dripping teapot effect. Dat is in de keuken een kleine praktische ergernis, maar vergelijkbare effecten treden ook op in bijvoorbeeld inktjetprinters, waar het voor verstoppingen en vlekken zorgt. Wij proberen te begrijpen wat er precies gebeurt en hoe je de vloeistofstromen kunt manipuleren om de lekkende druppels te voorkomen.”
Met ondersteuning van een Vici-beurs van NWO is Snoeijer enkele jaren geleden een nieuwe onderzoeksrichting in geslagen. “We onderzoeken zachte, vaste materialen, zoals hydrogels of rubber. Dit soort materialen zijn niet vloeibaar, maar gedragen zich onder sommige omstandigheden wel vrijwel hetzelfde als vloeistoffen,” zegt hij.
De manier waarop ze zich hechten aan een oppervlak lijkt bijvoorbeeld heel erg op de adhesie van druppels op een hard oppervlak. Snoeijer zoekt naar universele principes die dit vouwen, hechten en bewegen van zachte materialen kunnen beschrijven. Deze kennis is van belang voor een veelheid van toepassingen, van het gedrag van gels, tot 3D-printers en het begrijpen hoe weefsels als onze hersenen zich vouwen.
Met zijn werk aan zachte materialen legt hij verbinding tussen zijn eigen vakgebied van de vloeistofdynamica, en dat van soft matter. “Dat is bijzonder, want die wetenschapsgebieden werken vaak met andere methoden en concepten,” aldus Snoeijer. “Met onze kennis over vloeistofdynamica en oppervlaktespanningen kunnen wij echt iets nieuws brengen in het vakgebied van soft matter.”
Onderwijs
Snoeijer ziet elk jaar de nieuwe studenten Technische Natuurkunde als ze net hun eerste stappen op de universiteit zetten, omdat hij lesgeeft in het eerste vak dat ze krijgen. “Het is elk jaar weer mooi om te zien hoe de studenten binnenkomen en zich vervolgens ontwikkelen,” zegt hij. Nog mooier vindt hij het als onderwijs en onderzoek naadloos in elkaar overlopen. Dat gebeurt natuurlijk bij de begeleiding van studenten die met hun afstudeerproject bezig zijn, maar soms helpen ook slimme vragen van studenten tijdens een les de wetenschap verder. Geïnspireerd door studenten schreef Snoeijer verschillende artikelen over natuurkundedidactiek. “Een goede vraag stimuleert om nog beter na te denken hoe je een bepaald concept goed uit kunt leggen,” zegt hij. “In sommige gevallen ging het nog een stap verder en leidde een vraag of een project van studenten tot nieuwe experimenten én een wetenschappelijke publicatie, zoals in het geval van de water bottle flip.”
Over Jacco Snoeijer
Jacco Snoeijer studeerde Technische Natuurkunde in Twente en promoveerde aan de Universiteit van Leiden. Na zijn promotie trok hij Europa in en voltooide twee postdocs met een Marie Curie Fellowship, in Parijs en Bristol. In 2008 keerde hij terug in Twente als universitair docent binnen de binnen de Physics of Fluids groep. Hij kreeg onder andere een Vidi-beurs van NWO en een ERC grant waarmee hij zijn eigen onderzoeksgroep kon opbouwen. Snoeijer is sinds 2018 hoogleraar Capillary flows and elasticity en kreeg in datzelfde jaar een Vici-beurs van NWO voor zijn onderzoek naar de oppervlakte-eigenschappen van zachte materialen.
Persfoto's
Deze persfoto’s mogen gebruikt worden onder vermelding van fotograaf Fokke Eenhoorn.