Digory: 3D-geprint ivoor

In 1989 werd de handel in ivoor internationaal verboden. Om ivoren onderdelen van oude kunstvoorwerpen te restaureren, moeten sindsdien vervangende materialen zoals botten, schelpen of plastic worden gebruikt. Een echt bevredigende oplossing is er echter nog niet. Onderzoekers van de TU Wien en het spinoff 3Dprintbedrijf Cubicure GmbH, hebben nu een hoogwaardig alternatief materiaal ontwikkeld: ‘Digory’ (digital ivory), gefabriceerd van kunsthars en calciumfosfaatdeeltjes. Het wordt heet, vloeibaar verwerkt en in de 3Dprinter uitgehard met UVlicht, exact in de gewenste vorm. Het kan vervolgens worden gepolijst en qua kleur worden aangepast, wat een authentiek ogende ivoorvervanger blijkt op te leveren. Het onderzoeksproject begon met de restauratie van een 17eeeuwse staatskist in de parochiekerk van Mauerbach door team prof. Jürgen Stampfl van

het Institute of Materials Science and Technology aan de TU Wien. De kist was versierd met kleine ivoren ornamenten, waarvan sommige in de loop van de tijd verloren zijn gegaan. De vraag was of ze konden worden vervangen door 3Dprinttechnologie.

Aan de hand van experimenten is het team van TU Wien en Cubicure erin geslaagd het juiste mengsel te vinden: minuscule calciumfosfaatdeeltjes met een gemiddelde diameter van ongeveer 7 µm werden ingebed in een speciale hars, samen met extreem fijn siliciumoxidepoeder. Het mengsel wordt vervolgens bij hoge temperatuur verwerkt met een 3Dprinter van Cubicure met behulp van een lithografisch 3Dprintproces. Laag voor laag wordt het materiaal uitgehard met een UVlaser tot het volledige object gereed is. Door de juiste hoeveelheid calciumfosfaat toe te voegen, wisten de onderzoekers het materiaal dezelfde doorschijnende eigenschappen als ivoor te geven. Het materiaal bevatte uiteindelijk 55 gew.% (30 vol.%) TCPdeeltjes (tricalciumfosfaat) om de doorschijnendheid van natuurlijk ivoor perfect na te bootsen. Metingen toonden verder aan dat de dichtheid en hardheid van Digory (1,78 ± 0,02 g cm−3; 35,7 ± 1,3 HV bij een belasting van 200 g) vergelijkbaar zijn met de dichtheid en hardheid van ivoor (1,7–1,9 g cm−3; ~35 HV). Daarna kan de kleur van het object worden bijgewerkt het team behaalde goede resultaten met zwarte thee. Volgens de TU Wien is het nieuwe materiaal ‘Digory’ niet alleen een betere, mooiere en gemakkelijker te bewerken vervanger voor ivoor, maar maakt de 3Dtechniek het ook mogelijk om de kleinste details weer te geven. In plaats van ze nauwgezet uit ivoorkleurig vervangend materiaal te snijden, kunnen objecten nu binnen enkele uren worden geprint.

Het artikel ‘Developing an ivorylike material for stereolithographybased additive manufacturing’ werd gepubliceerd in Applied Materials Today, juni 2021.

TU Wien>

SEPTEMBER 15, 16 & 17 2021 UTRECHT (WERKSPOORKATHEDRAAL)

De data en locatie van MaterialDistrict 2021 zijn bekend. Het evenement verhuist van maart naar 15, 16 & 17 september en van Rotterdam naar Utrecht (Werkspoorkathedraal).

MaterialDistrict Utrecht (voorheen Material Xperience) is het enige jaarlijkse evenement in Nederland dat materiaalfabrikanten en bestekschrijvers van materialen in alle sectoren van de ruimtelijke vormgeving (interieur, architectuur, tuin & landschap, vrije tijd, meubel & interieurbouw en expositie, podium & decor).

Klik hier voor meer informatie

Nieuwe bio-geïnspireerde, lichtvangende nanomaterialen

Geïnspireerd door de natuur hebben onderzoekers van Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), samen met wetenschappers van de Washington State University, een nieuw materiaal ontwikkeld dat in staat is om lichtenergie op te vangen en geschikt te maken voor fotovoltaïsche toepassingen. De resultaten van het onderzoek werden op 14 mei 2021 gepubliceerd in Science Advances.

In de natuur komen volop gestructureerde hybride materialen voor zoals botten en tanden. Deze materialen hebben een nauwkeurige atomaire rangschikking waaraan ze hun typische eigenschappen te danken hebben, zoals sterkte en taaiheid. Materiaalwetenschapper ChunLong Chen en zijn medewerkers ontwikkelden een nieuw materiaal dat de structurele en functionele complexiteit van zulke natuurlijke hybride materialen nabootst. Dit materiaal combineert de programmeerbaarheid van een eiwitachtig synthetisch molecuul met de complexiteit van een op silicaat gebaseerde nanostructuur. Zo’n combinatie maakt het mogelijk om een nieuwe klasse functionele, maar robuuste nanokristallen te maken. Vervolgens wisten ze dit 2Dhybride materiaal te programmeren tot een efficiënt systeem voor het oogsten van licht.

Hoewel dit soort hiërarchisch gestructureerde materialen erg lastig te maken is, wist het team een molecuul te ontwikkelen dat in staat is zo’n materiaal te vormen. De onderzoekers ontwierpen een eiwitachtig cluster en maakten dat vast aan een andere, op silicaat gebaseerde structuur (een zogenaamde polyhedral oligomeric silsesquioxane, kortweg POSS). Vervolgens ontdekten ze dat, onder de juiste omstandigheden, deze moleculen zichzelf konden rangschikken in 2Dnanolagen. Dat leverde uiteindelijk een celmembraanachtige opbouw op, vergelijkbaar met die in natuurlijke structuren, terwijl de stabiliteit en mechanische eigenschappen behouden bleven. Vervolgens ‘programmeerden’ ze het materiaal door speciale functionele groepen op specifieke locaties in te bouwen. De wetenschappers slaagden er uiteindelijk in een systeem te construeren, dat lichtenergie kon opvangen op dezelfde manier als pigmenten in planten dat doen. Het systeem vertoonde een energieoverdrachtsefficiëntie van meer dan 96 procent, waardoor het volgens de onderzoekers één van de meest efficiënte waterige lichtoogstsystemen in zijn soort is die tot nu toe zijn gerapporteerd.

Meer bij PNNL>

Het artikel ‘Programmable two-dimensional nanocrystals assembled from POSS-containing peptoids as efficient artificial light-harvesting systems’ is online>

Hoe los je het autogene krimpprobleem van geopolymeren/ alkaligeactiveerd beton op?

Geopolymeren of alkaligeactiveerde materialen (AAM’s), als milieuvriendelijk alternatief voor Portlandcement (OPC), hebben de afgelopen decennia steeds meer aandacht gekregen van onderzoekers. In tegenstelling tot cement, dat calcinering van kalksteen vereist, kunnen AAM’s worden gemaakt van industriële bijproducten, of zelfs afval, met behulp van een alkalische activator. De productie van AAM’s verbruikt 40 procent minder energie en stoot 25 50 procent minder CO2 uit in vergelijking met de productie van OPC. Ondanks het milieuvriendelijke karakter van AAM’s bestaan er twijfels over deze materialen als bindmiddel voor beton, bijvoorbeeld vanwege hun volumestabiliteit. Autogene krimp is de volumevermindering veroorzaakt door het materiaal zelf, zonder water of warmteuitwisseling met de omgeving. Wanneer de autogene krimp van een bindmiddel te groot is, kunnen er scheurtjes optreden die de duurzaamheid van beton ernstig aantasten. Het doel van het onderzoek van dr. Zhenming Li was daarom om de autogene krimp en de scheurgevoeligheid van AAM’s te begrijpen en te verminderen. In eerste instantie werd de autogene krimp van AAM’s experimenteel bestudeerd. Er is aangetoond dat zelfdroging niet het exclusieve mechanisme van autogene krimp van AAM’s is. Andere drijvende krachten, zoals de sterische hydratatiekracht tussen colloïden die samenhangen met de verandering in ionenconcentraties in de porieoplossing, spelen ook een rol, vooral op zeer jonge leeftijd. Bovendien vertonen AAM’s een overduidelijk viscoelastisch karakter, wat lijdt tot een grote tijdsafhankelijke vervorming of kruip. Op basis van de veronderstelde mechanismen worden twee strategieën voorgesteld, gericht op het verminderen van de drijvende krachten van autogene krimp: interne nabehandeling met superabsorberende polymeren (SAP’s) en de toevoeging van metakaoline (MK). Experimenten die tijdens dit onderzoek zijn gedaan, bewijzen dat de hierboven voorgestelde strategieën zeer effectief zijn om de scheurgevoeligheid van beton met alkaligeactiveerde slak en vliegas (AASF) te verminderen. Deze resultaten laten zien dat SAP’s en MK veelbelovende ingrediënten in betonmengsels kunnen zijn om op grote schaal te worden gebruikt in AAMmengsels. De numerieke benaderingen die in deze studie zijn ontwikkeld, zijn ook nuttig in toekomstige studies of toepassingen om de kruip en relaxatie in AAM’s in te schatten.

Figuur 1. Schematische weergave van scheurvorming veroorzaakt door beperkte krimp Figuur 2. Een schematisch diagram van de spanningsontwikkeling en het barsten van beton als gevolg van beperkte krimp

Het promotieonderzoek van dr. Zhenming Li werd uitgevoerd binnen de afdeling Materials, Mechanics, Management & Design, Civil Engineering and Geosciences, Delft University of Technology. Zijn supervisors waren dr. Guang Ye en prof.dr.ir. Klaas van Breugel. Met succes heeft Zhenming Li zijn proefschrift verdedigd op 15 maart 2021. De titel van de dissertatie is: ‘Autogenous shrinkage of alkaliactivated slag and fly ash materials: From mechanism to mitigating strategies.’

Het proefschrift is hier te lezen>

Citrusschillen maken doorzichtig hout ook nog duurzaamer

Vijf jaar geleden ontwikkelden wetenschappers van het Zweedse KTH Royal Institute of Technology transparant hout; een opmerkelijk materiaal dat licht doorlaat en bovendien warmte kan opslaan. (Innovatieve Materialen nummer 3, 2016). Onlangs zetten de onderzoekers een nieuwe stap voorwaarts door hun composiet 100 procent hernieuwbaar te maken en zelfs meer doorschijnend. De truc van transparant hout zit in het verwijderen van de lignine, de belangrijkste lichtabsorberende component in hout. Lignine geeft hout echter ook zijn kracht. De lege poriën die ontstaan door de afwezigheid van lignine moeten worden gevuld met iets dat de kracht van het hout herstelt en licht doorlaat. In vroege versies van de composiet gebruikten onderzoekers van het Wallenberg Wood Science Center van KTH polymeren, gemaakt van fossiele grondstoffen. Nu hebben ze een milieuvriendelijk alternatief onderzocht: limoneenacrylaat, een monomeer gemaakt van limoneen. En met succes. Limoneenacrylaat wordt gemaakt van hernieuwbaar citrusfruit, zoals schilafval dat kan worden gerecycled uit de sinaasappelsapindustrie.

Het nieuwe composietmateriaal heeft een optische transmissie van 90 procent bij een dikte van 1,2 mm en een lage troebeling van 30 procent, rapporteren de onderzoekers. In tegenstelling tot andere transparante houtcomposieten die de afgelopen vijf jaar zijn ontwikkeld, is dit bij het KTH ontwikkelde materiaal met een sterkte van 174 MPa (25,2 ksi) en een elasticiteit van 17 GPa (of ongeveer 2,5 Mpsi) vooral bedoeld voor structurele toepassing.

Volgens de onderzoekers kan deze nieuwe technologie een nog onontgonnen scala aan toepassingen mogelijk maken, zoals slimme ramen, hout voor warmteopslag, hout met een ingebouwde verlichtingsfunctie zelfs een houten laser.

Swedish KTH Royal Institute of Technology>

De resultaten werden onlangs gepubliceerd in Advanced Science onder de title ‘High performance, fully biobased, and optically transparent wood biocomposites,’ Advanced Science, DOI: 10.1002/ advs.202100559

Het artikel is online>

De nieuwste versie van transparant hout ontwikkeld door KTH is meer doorschijnend en is gemaakt van hernieuwbaar polymeer (Foto: Celine Montanari)

Van CO 2 naar siliciumcarbide

Planten hebben het vermogen om CO2 uit de lucht te halen, en dat is interessant in verband met de broeikasproblematiek. Het voordeel van die CO2 opname door planten is echter tijdelijk, aangezien gewassen koolstof uiteindelijk weer afgeven aan de atmosfeer, meestal door ontbinding. Onderzoekers van het Salk Institute for Biological Studies (Californië) hebben nu een meer permanente oplossing gevonden. Ze ontwikkelden een methode waarmee de in planten vastgelegde koolstof een permanente en zelfs nuttige bestemming krijgt in de vorm van siliciumcarbide (SiC). Siliciumcarbide is een interessante grondstof voor de industrie dat wordt gebruikt in keramiek, schuurpapier, halfgeleiders en leds. In een nieuwe studie, gepubliceerd in het tijdschrift RSC Advances op 27 april 2021, zetten de Salkonderzoekers tabak en maïskolven om in SiC en kwantificeerden het proces bovendien gedetailleerder dan ooit.

Scanning elektronenmicroscopie-opname van SiC-versteende maïskolven (Bron: UC San Diego)

Het Salkteam zette het plantaardig materiaal in drie fasen om in SiC. In iedere stap werd het koolstofgehalte bepaald. De eerste stap was het zaaien en telen van het gewas, waarbij de onderzoekers voor tabak kozen vanwege het korte groeiseizoen. De geoogste planten werden vervolgens bevroren en tot een poeder vermalen en behandeld met verschillende chemicaliën, waaronder een siliciumbevattende verbinding. In de derde en laatste fase werden het poedervormige plantaardige materiaal versteend; een proces waarbij het materiaal wordt verwarmd tot 1600 °C. Uit analyses bleek dat het koolstofgehalte van zaad naar gekweekte plant 50.000 keer hoger was geworden; wat overigens de efficiëntie aantoont van waarmee planten CO2 uit de atmosfeer vastleggen. Bij verhitting voor verstening, verliest het plantmateriaal koolstof in de vorm van ontledingsproducten, maar behoudt uiteindelijk toch nog veertien procent van de door de plant vastgelegde koolstof.

De onderzoekers berekenden dat het proces om 1,8 g SiC te maken ongeveer 177 kW/h aan energie kostte, waarbij het grootste deel van die energie (70 procent) werd gebruikt voor de oven in het versteningsproces. Dat energieverbruik is volgens de auteurs te vergelijken met dat van de gebruikelijke productieprocessen voor SiC uit koolstof en SiO2. Het van plantnaarSiCproces is dus weliswaar niet CO2 neutraal, maar de onderzoekers denken dat met nieuwe, groene energievormen de energiekosten kunnen worden verlaagd. De onderzoekers richten zich nu op andere plantensoorten, zoals paardenstaart of bamboe, die van nature grote hoeveelheden silicium bevatten.

Meer bij Salk>

Het artikel ‘Plant-based CO2 drawdown and storage as SiC’ (DOI: 10.1039/d1ra00954k) is online>

Enterprise Europe Network (EEN) helpt bedrijven bij internationale ambities

Het Enterprise Europe Network (EEN) is een initiatief van de Europese Commissie dat ondernemers ondersteunt bij het zoeken van partners om te innoveren en ondernemen in het buitenland. Het Enterprise Europe Network bestaat uit meer dan 600 organisaties in ruim 60 landen.

Databank

Elk bedrijf kan haar aanbod en/of vraag in de vorm van een profiel laten opnemen in een databank. Vervolgens wordt het bedrijf onder de aandacht gebracht in het land waarin zij actief wil worden en tegelijkertijd kan ook zelf naar partners worden gezocht. EENadviseurs helpen actief bij het opstellen van het profiel, dat in een bepaald format wordt opgesteld. Op de EENwebsites staan ook buitenlandse bedrijven die Nederlandse bedrijven en organisaties zoeken voor commerciële of technologische samenwerking. De EEN adviseurs ondersteunen bij de zoektocht naar een samenwerkingspartner door de contacten binnen het netwerk actief in te zetten. Daarnaast worden regelmatig Company Missions en Match Making Events georganiseerd. Al deze diensten zijn kosteloos.

Er zijn vijf soorten profielen:

• Business Offer: • het bedrijf biedt een product aan

Business • Request: het bedrijf zoekt een product • Technology Offer: het bedrijf biedt een technologie aan • Technology Request: het bedrijf zoekt een technologie • Research & Development Request: de organisatie zoekt samenwerking voor onderzoek

Het kan ook voorkomen dat een bedrijf zowel een Business Offer als een Business Request heeft (of een andere combinatie). In dat geval worden er twee (of zelfs meer indien van toepassing) profielen gemaakt. In het profiel wordt de meest essentiële informatie over de aard van het aanbod of vraag opgenomen, het ‘soort’ partner dat men daarbij beoogt en de verwachtte samenwerking. Zodra duidelijk is welk type profiel(en) men wenst voor haar organisatie kan de EEN adviseur het proces van het opstellen van een profiel starten en het binnen korte tijd gepubliceerd hebben in de database.

Ondernemingen kunnen rechtstreeks bij EEN terecht met vragen over het opnemen van een bedrijfsprofiel in de EENdatabase. Voor duurzaam bouwen en de creatieve industrie is ir. drs. Hans Kamphuis de contactpersoon: T: +31(0)88 042 1124 M: 06 25 70 82 76

E: hans.kamphuis@rvo.nl

Video: Hoe werkt Enterprise Europe Network

Voor materialen is Nils Haarman de contactpersoon: T: +31(0)88 062 5843 M: 06 21 83 94 57 E: nils.haarman@rvo.nl

Voor meer informatie kan men terecht op de websites van het Enterprise Europe Network:

www.enterpriseeuropenetwork.nl

http://een.ec.europa.eu

The Enterprise Europe Network Materials Database: Request for partnership: July 2021.

Intrested? contact hans.kamphuis@rvo.nl>

British provider of sustainable packaging solutions seeks a manufacturer of compostable packaging

A UK supplier of biodegradable and fully compostable packaging products seeks partners that are able to produce air cushion and air quilt packaging, shrink wrap, and shipping bags from compostable materials under the framework of a manufacturing agreement.

German company seeks manufacturer for wooden brush handles and source for raw materials

The German company became one of the European leading manufacturers of fine brushes. The company’s products are used for hair and body, the household and for pets. The company is looking for a manufacturer in the framework of a manufacturing agreement to cover its additional material needs.

Spanish architecture, interior design and furniture design company is looking for manufacturers and suppliers of sustainable, technological and singular products/services

A Spanish architecture, interior design, branding and furniture design company is looking for manufacturing and supplying agreements to acquire innovative products/services for its projects. The SME carries out disruptive sustainable projects in the tourism and residential sector, applying technological innovation when possible. The company is committed to take part in projects that contribute to energy saving and are beneficial to the environment.

Danish supply agencies seeks innovative and high-quality supplier of roofing shingles

A Danish company operating as local sales representative/sales platform for international suppliers addressing the building and construction industry is looking for new suppliers of high quality and CEmarked roofing felt/composite shingles for building and construction. The company offers access to the Danish and possibly also Scandinavian markets through a solid network of contractors as well as key resellers in the market(s), via a supplier agreement.

A German online food delivery service is looking for a porcelain manufacturer to produce custom food to-go packaging according to design requirements

A German sustainable online food delivery service is looking for a supplier/manufacturer of porcelain that can produce porcelain togo packaging according to the design requirements set by the German company. The company is interested in partnerships in the frame of a manufacturing agreements.

De corona-crisis maakt het onzeker of evenementen op de werkelijk op de geplande datum zullen plaatsvinden. Veel evenementen worden uitgesteld. Onderstaande agenda geeft de stand van zaken weer per begin juli 2021. Voor de actuele stand van zaken: www.innovatievematerialen.nl

Additive Manufacturing Forum 2021 21 23 juli 2021, Berlijn

Kunststoffen 2021 15 16 september 2021, Den Bosch

Materials+Eurofinish+Surface 15 16 september 2021, Den Bosch

Material District Utrecht 15 17 september 2021, Utrecht

Nederlandse Metaaldagen 15 17 september 2021, Den Bosch

Plastics Recycling World Exhibition 2021 29 30 september 2021, Essen

Vitrum 2021 5 8 oktober 2021, Milaan

Deburring EXPO 12 14 oktober 2021, Karlsruhe

Fakuma 12 16 oktober 2021, Friedrichshafen

Euro PM2021 Congress and Exhibition 17 20 oktober 2021, Lissabon

Glazing Summit 2021 21 oktober 2021, Birmingham Architect@Work 2021 Belgium 21 22 oktober 2021, Kortrijk

iENA Nürnberg 4 7 november 2021, Neurenberg

BOUWXPO 12 14 november 2021, Kortrijk

Fastener Fair Stuttgart 2021 9 11 november 2021, Stuttgart

3D Delta week 6 10 december 2021

Digital BAU 15 17 februari 2022, Keulen

Solids 2022 16 17 februari 2022, Dortmund

Ulmer Betontage 2022 22 24 februari 2022, Ulm

ESEF 2022 15 18 maart 2022, Utrecht

JEC World 2022 8 10 maart 2022, ParisNord

BLE.CH 2022 8 10 maart 2022, Bern

Innovative Materials, the international version of the Dutch magazine Innovatieve Materialen, is now available in English. Innovative Materials is an interactive, digital magazine about new and/or innovatively applied materials. Innovative Materials provides information on material innovations, or innovative use of materials. The idea is that the ever increasing demands lead to a constant search for better and safer products as well as material and energy savings. Enabling these innovations is crucial, not only to be competitive but also to meet the challenges of enhancing and protecting the environment, like durability, C2C and carbon footprint. By opting for smart, sustainable and innovative materials constructors, engineers and designers obtain more opportunities to distinguish themselves. As a platform Innovative Materials wants to help to achieve this by connecting supply and demand.

Innovative Materials is distributed among its own subscribers/network, but also through the networks of the partners. In 2021 this includes organisations like M2i, MaterialDesign, 4TU (a cooperation between the four Technical Universities in the Netherlands), the Bond voor Materialenkennis (material sciences), SIM Flanders, FLAM3D, RVO and Material District.