ENGINEERINGNET.BE - In 2007 slaagden wetenschappers er voor het eerst in om bijels te produceren in een lab.
Dit zijn gelachtige substanties waarin olie en water nauw met elkaar verweven zijn, maar gescheiden blijven door een laagje nanodeeltjes.
Dit resulteert in twee losse netwerken van olie- en waterkanaaltjes die in elkaar verstrengeld zijn. Deze structuur maakt bijels uniek en veelbelovend voor allerlei toepassingen, zoals chemische scheiding, energieopslag en katalyse.
Dat komt met name doordat er een enorm oppervlak ontstaat waar de olie en het water slechts gescheiden worden door een laagje nanodeeltjes. Met een membraan gemaakt van bijels kun je bijvoorbeeld in potentie zonder oponthoud drinkwater maken van zout water.
Promovenda Mariska de Ruiter van UUtrecht ontdekte in haar onderzoek dat je de structuur van bijels kunt beïnvloeden terwijl je ze maakt.
Zo kwam ze erachter hoe je kunt spelen met de grootte van de kanaaltjes in de bijels en hoe je de kanaaltjes kunt aansluiten op reservoirs van de vloeistoffen die je met elkaar in contact wilt brengen.
Daarnaast ontwikkelde ze een manier om bijel films te maken met een snelheid van een aantal kubieke centimeters per minuut. Dat is belangrijk om ze op industriële schaal te kunnen produceren.
De Ruiter werkte met zogenoemde STrIPS-bijels, die zijn uitgevonden door haar promotor Martin Haase, en belangrijke voordelen hebben in vergelijking met andere bijels. Zo kun je in STrIPS-bijels kleinere nanodeeltjes gebruiken om het oppervlak te stabiliseren, wat leidt tot heel kleine kanaaltjes.
Een van de grootste uitdagingen van De Ruiters onderzoek was het vinden van een manier waarop ze de olie- en waterkanaaltjes van de bijels tegelijk op bijbehorende reservoirs van olie en water kon verbinden. Dat is essentieel voor het gebruik van bijels in toepassingen.
De promovenda slaagde er uiteindelijk in door holle vezels te ontwikkelen. Hiervoor vloeide ze verschillende vloeistoffen langs elkaar heen tijdens het fabricatieproces van de bijels.
Om dit voor elkaar te krijgen knutselde ze zelf een hulpstuk in elkaar dat bestond uit een microscoopglaasje met daarop een aantal glazen buisjes die ze in elkaar schoof.
De Ruiter sleutelde aan diverse variabelen tijdens het fabricageproces van de bijels en bestudeerde het eindresultaat met twee verschillende microscopietechnieken.
Met de confocale laserscanmicroscoop kon ze zien hoe het water, de olie en de nanodeeltjes in de bijels verdeeld waren.
De elektronenmicroscoop stelde haar in staat om hoge resolutie beelden te maken van de laagjes nanodeeltjes die overbleven na het indrogen van de bijels.
Op de foto: schematische weergave van een bijel. Olie (magenta), water (zwart) en nanodeeltjes (groen).
