Krulwetten ontrafeld met elastiek

Spelend met elastiek en secondenlijm zeggen ingenieurs van de Harvard Universiteit een nieuwe theorie te hebben ontwikkeld voor het spiraliseren van bijvoorbeeld snoeren. In het tijdschrift Plos One leggen ze uit hoe ze in opkrullende strips op commando zogeheten 'perversies' kunnen veroorzaken: plaatsen waar de krulrichting plotsklaps omdraait.

AMSTERDAM - Volgens materiaalwetenschapper Katia Bertoldi en haar team in Cambridge, Massachusetts, zijn er duidelijke verbanden tussen het aantal perversies in een krullende rubberstrip en de verhouding van dikte en breedte van de twee gebruikte strips. Onder bepaalde omstandigheden ontstaat zelfs een nieuw, regelmatig patroon, waarbij keurig om de een of twee krullen de draairichting omkeert.


De onderzoekers hopen dat de gevonden krulwetten kunnen worden gebruikt bij het ontwerp van bijvoorbeeld kunstmatige spieren uit kunststoffen.


Bij de proeven plakten de onderzoekers op Harvard een korte uitgerekte strook elastisch kunststof op een langere strook. Daarna werd het geheel losgelaten en bekeken hoe het precies opkrulde.


De spiralisatie treedt op doordat de oppervlakken van de beide rubberstroken niet even groot zijn. Daardoor ontstaan in het geheel spanningen die het systeem gebruikt om aan de rand golven en krullen te vormen. Wiskundigen spreken daarbij wel van het Lollorosso-effect, naar de slasoort met kenmerkende krullende bladranden.


In smalle stroken resulteert dat volgens de gangbare beschrijvingen in spiralen. Maar in bepaalde gevallen, aldus de Plos One-paper, kiest het systeem voor vormen die plaatselijk de spanning al wegwerken door de draairichting geregeld om te keren.


De van origine Nederlandse hoogleraar non-lineaire dynamica Gert van der Heijden van het University College London noemt de voorspellende waarde van nieuwe krulwet en de overeenkomsten met de experimenten 'indrukwekkend'.


De Eindhovense hoogleraar toegepast wiskundige Mark Peletier noemt het werk daarentegen niet heel verrassend. 'Er is altijd een range aan oplossingen van lokaal tot globaal', zegt hij.


De Harvard-studie past volgens Peletier in een bredere speurtocht naar het verband tussen de moleculaire structuur van materialen en hun uiteindelijke ruimtelijke eigenschappen. 'Deze studie gaat daarbij nog gewoon van materiaalkenmerken naar de vorm. Voor toepassingen is het wachten op studies die uit vormen rechtstreeks de vereiste materiaaleigenschappen afleiden.'

Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright @volkskrant.nl.
© 2021 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden