Der Fischblog-Adventskalender 2012 – elftes Türchen
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Wissenschaft für alle
Dieser Effekt ist wirklich kurios: EinWassertropfen fällt auf eine Lage eines speziellen Pulvers, das durch Nanostrukturierung superhydrophob gemacht wurde – und die aufgenommenen Partikel frieren die Oberfläche des zurückprallenden Wassertropfens quasi ein. Ich weiß nicht, wie der Effekt zustande kommt (natürlich hab ich einen Verdacht), und bitte deswegen um Vorschläge.
Schuss ins Blaue
Aus dem Wikipedia-Artikel zur Hydrophobie:
Der Grund für hohe Kontaktwinkel gegenüber Wasser ist, dass dieses mit sich selbst stärkere Wechselwirkungen (Wasserstoffbrückenbindungen) eingehen kann als mit der hydrophoben Oberfläche, mit welcher nur Van-der-Waals-Bindungen möglich sind. Deshalb ist eine annähernd kugelförmige Gestalt von Wassertropfen energetisch am günstigsten.”
Ich vermute, dass das Pulver aufgrund seiner Hydrophobie nicht in den Wassertropfen eindringen kann, sondern sich zwingend an seiner Oberfläche anlagern muss. Durch den Aufprall des Tropfens in das Pulverbett nimmt der Wassertropfen nun mehr Pulver auf, als er bei Kugelgestalt auf seiner Oberfläche unterbringen könnte. Solange der Tropfen durch den Aufprall noch stark verzerrt ist, hat er eine große Oberfläche. Prallt er zurück in die Luft, kann er seine Oberfläche nur in dem Maß schrumpfen, wie er Pulver aufgenommen hat. Er kann also nicht mehr die energetisch günstige Kugelgestalt annehmen.
Im Video steht, dass es sich um Glaspulver handeln würde, welches mit hydrophober Beschichtung versehen wurde. Hat der Tropfen seine von der Menge an Glaspulver bestimmte kleinste Oberfläche erreicht, dann hat er also quasi eine “Kruste” aus Glassplittern, die von den Van-der-Waals’schen Kräften und der Oberflächenspannung des Wassers zusammengehalten wird.
Ich bin kein Chemiker, daher ist meine Vermutung nur ein Schuss ins Blaue.
Raumschiffkapsel
Passt grad so gut, weil ich darüber grad nen Unikurs hier in Nicaragua halte… ich glaub dass die hydrophoben Partikel zwar vom Aufprall des Tropfens aufgewirbelt und von der allgemeinen Adhesionskraft des Wassertropfen angezogen werden, doch aufgrund ihrer wasserabweisenden Eigenschaft nicht direkt mit den Molekülen des Wasser in Kontakt treten. Statt dessen bilden sie starke Bindungen unter sich aus, formen so eine Art “Raumschiffkapsel” um den Wassertropfen und dieser kann nach dem Aufprall nun nicht mehr seine Oberflächenspannung nutzen und in die runde Form zurückkehren, bleibt in der Form, in der er kurz nach dem Aufprall war und ist eingekapselt.