Michel Versluis wint prijs met 'springende shampoo'-video
Onlangs won Michel Versluis de Gallery of Fluid Motion-award tijdens de jaarlijkse bijeenkomst van de American Physical Society, Division of Fluid Dynamics, met de video 'Leaping Shampoo'. Deze video geeft een verklaring voor de natuurkundige mechanismen van het zogeheten Kaye-effect - het 'terugstuiteren' van vloeistoffen. De onderzoeksgroep Physics of Fluids van Detlef Lohse (Universiteit Twente) waartoe Versluis behoort, won de prijs voor de vijfde keer.
Het Kaye-effect is vernoemd naar de Britse ingenieur die het ruim veertig jaar geleden in een Nature-artikel beschreef. Hij constateerde dat sommige vloeistoffen soms terug lijken te stuiteren van het oppervlak waarop ze zijn uitgeschonken. Hoe dat kwam, wist hij niet. Terwijl Kaye experimenteerde met een polymeeroplossing, gingen Twentse onderzoekers de afgelopen jaren aan de slag met meer alledaagse, zogeheten niet-Newtoniaanse, vloeistoffen als shampoo en vloeibare zeep. Ook daarbij doet zich het verschijnsel voor: als je een straaltje shampoo uit een flacon laat lopen, vormt zich onder aan de straal een kringelend hoopje dat langzaam inzakt. Soms ontstaat er vanuit het hoopje opeens een fontein en sprietst de shampoo in een grote boog omhoog. Heel kort.
Door het verschijnsel met een hoge snelheidcamera vast te leggen ontdekten de onderzoekers dat het verschijnsel te maken heeft met een verdunningseigenschap van de vloeistof (shear thinning). Dat wil zeggen dat bijvoorbeeld shampoo en latexverf vloeistoffen zijn met een veranderlijke stroperigheid (viscositeit). Daardoor kun je shampoo, die in je hand nog stroperig is, toch makkelijk door je haar heen werken. Het blijft niet plakken. Met behulp van hun filmpjes en wiskundige berekeningen konden de onderzoekers aantonen dat de shampoo niet terugstuitert, maar dat de straal af en toe gunstig van een schuin oppervlak glijdt. Doordat de straal wordt omgebogen werkt er een verticale kracht op het onderliggende hoopje waardoor een kuiltje ontstaat. Als een waterstraal in een lepel schiet het straaltje weer omhoog. Nu wordt een nog grotere kracht uitgeoefend, het kuiltje wordt dieper waardoor de uitgaande straal zich steeds verder opricht. Dit gaat bliksemsnel. In een mum van tijd is alles voorbij.
De onderzoekers zijn er ook in geslaagd een hele serie springende shampoostraaltjes te vormen, waarbij elke opspringende straal het begin is van de volgende. Bovendien toonden ze aan dat er geen harde ondergrond nodig is, maar dat het verschijnsel zich ook voordoet op een zeepvlies. Eerder dit jaar kreeg het onderzoek al aandacht in het tijdschrift Nature en een publicatie in Journal of Statistical Mechanics scoorde het hoogste aantal downloads. De video is te downloaden.