Elektrospinning is een technologie om ragfijne draadjes te trekken van vloeibare polymeren. De technologie kent steeds meer toepassingen, maar is nog niet optimaal te controleren. Student Werktuigbouwkunde Rob van Vught probeert vat te krijgen op het spinproces.

Zet een hoog voltage op een druppel vloeibare polymeer. Bij voldoende elektrostatische kracht breekt de oppervlaktespanning van de druppel. De druppel zal een uitstulping krijgen, die al snel verandert in een straal. Die straal wordt steeds langer en begint op een zeker moment te tollen. De spiraal wordt steeds langer en dunner, totdat hij stolt en een draad wordt van slechts enkele nanometers dik.

Het principe van elektrospinning is al langer bekend, maar de laatste jaren worden er steeds meer toepassingen gevonden. Vanwege hun fijnheid zijn de draden vrij eenvoudig in het menselijk lichaam te implementeren. Zo worden er structuren van gemaakt om kunstmatig weefsel op te kweken.

De technologie is echter nog voor verbetering vatbaar. Na afloop van het spinproces ligt er een grote kluwen moeilijk te ontwarren nanodraadjes.

"We zouden het proces zo willen sturen dat de draden gecontroleerd worden neergelegd", zegt Van Vught. "Als we, bij wijze van spreken, je naam met zo'n draad zou kunnen schrijven, zijn er weer heel andere toepassingen mogelijk."

Om dat te bereiken, is meer kennis nodig over de dynamica van het spinproces. Zo is nog niet duidelijk waarom de draad op een zeker moment gaat rondtollen. "We vermoeden dat het iets te maken heeft met het elektrische veld en de elektrische lading in de draad", zegt de student. "Juist omdat de verschillende ladingen in de draad elkaar afstoten, rekt de draad zo ver uit. Bij een minimale verstoring kunnen de ladingen alle kanten opvliegen, waardoor die spiraal ontstaat. Maar het fijne weten we er niet van."

Allereerst heeft Van Vught een bestaand wiskundig model van het spinproces gebruikt om een computersimulatie te maken. De volgende stap is het model te verfijnen met meer parameters, zodat de computersimulatie het proces nauwkeuriger beschrijft. Daarvoor moet hij het proces, dat plaatsvindt in een fractie van een seconde, wel kunnen bestuderen. "Daar komt wel wat bij kijken.

Voor de waarneming heb ik high speed camera's nodig. Gelukkig werk ik samen met IME Technologies, een bedrijfje dat zich met elektrospinning bezighoudt. Ik hoop dat zij me daarbij kunnen helpen." (EV)

Fotomontage | Rien Meulman