IM20216NL

Nummer 6 2021

MATERIALEN MAKEN VAN GELADEN POLYMEREN

BETERE SCHEIDING VAN KUNSTSTOFAFVAL MET MAGNETISCHE

VELDEN

ACCU’S LADEN SNELLER MET NIKKELNIOBAAT

NIEUW POLYMEER MAAKT 3D-GEPRINT ZAND SUPERSTERK

DUTCH DESIGN WEEK 2021

Innovatieve Materialen is een vaktijdschrift over ontwikkelingen op het gebied van duurzame, innovatieve materialen en/of de toepassing daarvan in bijzondere constructies. Innovatieve Materialen werkt nauw samen met Stichting MaterialDesign

Uitgeverij

SJP Uitgevers

Postbus 861

4200 AW Gorinchem tel. (0183) 66 08 08 e­mail: info@innovatievematerialen.nl www.innovatievematerialen.nl

Hoofdredactie: Gerard van Nifterik

Advertenties

Drs. Petra Schoonebeek e­mail: ps@innovatievematerialen.nl

Een digitaal abonnement in 2022 (6 uitgaven) kost € 42,15 (excl. BTW)

KIVI­leden en studenten: € 25,­ (excl. BTW)

Een papieren abonnement in 2021 kost € 75,­ (excl. BTW)

Zie ook: www.innovatievematerialen.nl

Niets uit deze uitgave mag worden verveelvuldigd en of openbaar worden door middel van herdruk, fotokopie, microfilm of op welke wijze dan ook, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgever.

Innovatieve Materialen platform:

Dr. ir. Fred Veer, prof. ir. Rob Nijsse (Glass & Transparency Research Group, TU Delft), dr. Bert van Haastrecht (M2I), prof. Wim Poelman, dr. Ton Hurkmans (MaterialDesign), prof.dr.ir. Jos Brouwers, (Faculteit Bouwkunde, Leerstoel Bouwmaterialen, TU Eindhoven), prof.dr.ir. Jilt Sietsma, (4TU.HTM/ Werktuigbouwkunde, Maritieme Techniek & Technische Materiaalwetenschappen, 3mE); Kris Binon (Flam3D), Guido Verhoeven (Bond voor Materialenkennis/SIM Flanders, Prof. dr. ir. Christian Louter (Institut für Baukonstruktion Technische Universität Dresden).

2 Nieuws

10 Onderzoek

18 Materialen maken van geladen polymeren

Zachte materie is te vinden in veel alledaagse materialen, zoals voedsel, cosmetica, en lichaamscellen. De structuur van deze kleine, zachte materialen wordt bepaald door verschillende interacties, waarvan elektrostatische interactie er één is. Voor zijn promotieonderzoek gebruikte Christian Sproncken elektrostatische interacties om zachte materialen om te vormen tot verschillende structuren gemaakt van geladen polymeerketens. Deze materialen kunnen worden gebruikt in responsieve coatings voor fotonische microchips of materialen die ijsgroei op autoruiten of vliegtuigvleugels tegengaan. Sproncken rondde zijn onderzoek af in het Laboratory of Self­Organizing Soft Matter onder leiding van Ilja Voets. Op 26 oktober verdedigde hij zijn proefschrift bij de faculteit Chemical Engineering and Chemistry aan de Technische Universiteit Eindhoven.

20 Verbetering van de scheiding van kunststofafval met magnetische velden

Kunststoffen kunnen worden gescheiden met magnetische dichtheidsscheiding, die plastic materialen kan scheiden met behulp van magnetische velden. Maar deze techniek is niet altijd doeltreffend. Rik Dellaert onderzocht stromen van gemengde plastic deeltjes in windtunnels, om het effect van turbulentie op het scheidingsproces te beoordelen. Hij verdedigde zijn doctoraatsthesis op 26 november aan de faculteit Applied Physics.

22 Accu’s laden sneller met nikkelniobaat

Door de anode van lithium­ion accu’s te maken van een compleet nieuw materiaal, nikkelniobaat, is de laadsnelheid tot wel tien keer te verhogen. Dit concluderen onderzoekers van de Universiteit Twente (MESA+ Instituut). Dit kan zonder het risico dat het anodemateriaal schade oploopt en de accu kapotgaat of minder lang mee gaat. Voordeel van nikkelniobaat is ook nog eens dat de fabricage weinig complex is. De onderzoekers hebben hun eerste ervaringen met accu’s met de nieuwe anode gepubliceerd in Advanced Energy Materials.

24 Nieuw polymeer maakt 3D-geprint zand supersterk

Onderzoekers van het Department of Energy van het Oak Ridge National Laboratory (ORNL) hebben een nieuw polymeer ontwikkeld om 3D­geprint silicazand te binden en te versterken. Het polymeer wordt toegevoegd bij binder jetting, een 3D­printmethode die wordt gebruikt in de industrie voor het maken van onderdelen. De studie demonstreert het principe met een 6,5 centimeter lang 3D­geprint bruggetje van zand, die 300 keer zijn eigen gewicht kan dragen. Het onderzoek werd in november gepubliceerd in Nature Communications.

28 Dutch Design Week 2021

Elk jaar in oktober vindt in Eindhoven de Dutch Design Week (DDW) plaats. Het grootste designevenement van Noord­Europa presenteerde tussen 16 en 24 oktober het werk van ontwerpers, verdeeld over meer dan honderd locaties in de stad. Dutch Design Week (DDW) riep dit jaar met het thema The Greater Number op kritisch te kijken naar onze manier van produceren en consumeren. Op het grootste ontwerpfestival van Noord­Europa was te zien hoezeer ontwerpers bezig zijn met het vinden van de juiste balans, naar minder of naar meer maar beter. En ook dit jaar weer aandacht voor materiaalinnovaties, 3D­geprinte materialen en objecten, biomaterialen en vooral weer veel circulariteit.

Een greep uit het aanbod op pagina 28 ­ 35.

Omslag: Radiolaria van Lilian van Daal was te zien tijdens de Dutch Design Week 2021 (pagina 32)

Plastic Scanner wint James Dyson Award

Delft Design­alumnus Jerry de Vos heeft met de door hem ontwikkelde plastic­scanner de prestigieuze James Dyson Award 2021 Duurzaamheidsprijs opgeleverd. De Plastic Scanner is een handscanner waarmee snel kan worden bepaald van welk soort plastic iets is gemaakt. Die informatie is belangrijk voor hergebruik en recycling van het wereldwijd groeiende plastic afval.

Omdat plastic maar lastig te recyclen is, belandt het echter vaak op de vuilnisbelt. Of erger nog: op het strand of in onze oceanen. Maar door de juiste technologieën te gebruiken, zouden plastics succesvol en op grote schaal gerecycled kunnen worden tot grondstof voor nieuwe, duurzame producten. Maar om het effectief te kunnen recyclen is het wel belangrijk te weten welk plastic het precies is. Die technologie bestaat, maar is duur en schaars. De Plastic Scanner werd uitgevonden

door Jerry de Vos voor zijn masteropleiding Integrated Product Design (faculteit Industrieel Ontwerpen) aan de TU Delft. Voor zijn afstudeerproject ontwikkelde hij een draagbaar plastic scannertje dat draait op nabij­infrarood spectroscopie, een technologie die meer dan 75 procent van alle consumentenplastics kan identificeren. Het apparaatje dient als een open source­project, waarvan de onderdelen lokaal kunnen worden ingekocht en vervaardigd. De Plastic Scanner helpt dus om kunststoffen handmatig juist te scheiden, zodat producten van betere kwaliteit hergebruikt kunnen worden. Een belangrijke vooruitgang, omdat wereldwijd veel afvalscheiding nog met de hand gebeurt.

Het project maakt gebruik van de open source GPL­v3 licentie, wat betekent dat het derden vrij staat het project te gebruiken, mits dit recht ook aan anderen wordt doorgegeven en de auteur(s) wordt (worden) genoemd. De Plastic

Scanner bouwt voort op het ReReMeter­project van Armin Straller (zie video), door zijn technologie in een draagbare vorm toe te passen. Dit ontwerp vormde de basis voor Jerry om de Plastic Scanner uiteindelijk tot een tastbaar product te maken door het voortdurend te herhalen en te verbeteren met bijvoorbeeld een minicomputer, batterij, scherm, knop en de behuizing van het uiteindelijke prototype.

Meer bij de TU Delft>

Video

Wij leveren complete installaties voor ontstoffing, luchtreiniging en pneumatisch transport

Technieken voor o.a.:

- Ontstoffing van productieruimtes (MAC)

- Reduceren van geuremissies (NER)

- Reduceren van stofemissies (NER)

Componenten die wij o.a. kunnen leveren:

- Natfilters & Droogfilters

- Cyclonen

- Gaswassers

- Topsteen- / Frogreinigers

- Naverbranders

Projecten kunnen turn-key worden uitgevoerd

Wij garanderen de emissie & grenswaarden

Engineering, bouw en onderhoud in eigen beheer

Mesys Industrial Air Systems BV

Molenstraat 27, 6914AC Herwen

Info@mesys.nl

www.mesys.nl +31 (0) 316 248744

Integer, onafhankelijk, objectief onderzoek en advies. ISO 17025 geaccrediteerd.

Wij helpen u graag verder met onderzoek en analyse van uw innovatieve materialen.

Bel ons op 026 3845600 of mail info@tcki.nl www.tcki.nl

Hoog vacuüm stofzuiginstallatie

Natfilter met slibtransporteur

Frogreiniger

Hét expertisecentrum voor materiaalkarakterisering.

Windturbines gemaakt van textiel

Enel Green Power is een samenwerkingsverband aangegaan met de Schotse startup ACT Blade om een nieuw type innovatieve windturbine van textielweefsel te ontwikkelen die meer energie kan opwekken, de kosten kan verlagen en recyclen makkelijker maakt. ACT Blade is gespecialiseerd in de productie van innovatieve windturbines die gebruik maken van een speciaal technisch textiel, gebaseerd op de principes die gelden voor de zeilen zoals die worden gebruikt door zeilboten die deelnemen aan de America’s Cup zeilrace. Diezelfde technologie biedt ook kansen voor de windenergie­industrie, omdat ze zowel economisch als ecologisch

behoorlijke voordelen kan opleveren. In de eerste plaats zijn de turbinebladen lichter, omdat ze een slanke draagconstructie hebben van composietmateriaal die volledig is bedekt met het technische weefsel. Nieuwe bladen die hetzelfde gewicht hebben als de conventionele zijn langer en zorgen daardoor voor een hogere elektriciteitsproductie. Bovendien zijn de kosten lager. Dat komt voor een groot deel doordat de constructie uit minder materialen is samengesteld, en dat het productieproces eenvoudiger is, wat volgens de betrokken partijen een tot een (verwachte) besparingen tot zeventien procent . En dan is er nog de circulaire econo­

mie. De rotorbladen van ACT Blade zijn gemaakt van een herbruikbare stof en van elementen die gemakkelijker zijn te scheiden in vergelijking met conventionele bladen, zodat het materiaal makkelijker kan worden teruggewonnen. Volgens Enel Green Power ACT past de technologie van Blade in Enel’s strategie voor circulair beheer van windparken: het maximaliseren van hergebruik en recycling van materialen en het toepassen van een circulaire principes vanaf de ontwerpfase.

Meer bij Enel Green Power>

Flexi-Loft

Tijdens de Automotive Acoustics Conference, die online werd gehouden op 16 en 17 november 2021, zette Autoneum haar Flexi­Loft­technologie in de schijnwerpers. Flexi­loft is een lichtgewicht materiaal gemaakt van gerecycled katoen en functionele vezels voor het interieur van voertuigen.

Autoneum, met hoofdkantoor in het Zwitserse Winterthur, is gespecialiseerd in akoestische en thermische beheersystemen voor de auto­industrie.

Flexi­Loft is een nieuwe op vilt gebaseerde technologie die dankzij een speciale mix van gerecycled katoen en functionele vezels een lager gewicht heeft en nauwkeurige aanpassing mogelijk maakt, ook in complexe toepassingen. Het textiele materiaal biedt daarmee een veelzijdig en duurzamer alternatief voor schuim.

Omdat op vilt gebaseerde materialen over het algemeen minder volumineus en vormbaar zijn als schuimcomponenten, hebben ze meer gewicht nodig om de gebieden met variërende dikte tussen het oppervlak van het onderdeel en de witte carrosserie van het voertuig grondig te vullen.

Volgens Autoneum is Flexi­Loft aanzienlijk lichter, flexibeler en beter aanpasbaar dan standaard vilt voor akoestische auto­interieurs. Bovendien presteert het op vezels gebaseerde materiaal volgens de fabrikant beter dan de huidige schuimproducten op het gebied van duurzaamheid.

Flexi­Loft bestaat voor ten minste 50 procent uit gerecyclede katoenvezels en de restanten die tijdens het fabricage­

proces ontstaan, worden teruggewonnen, verwerkt en vervolgens hergebruikt bij de productie van nieuwe vilten producten. Het materiaal is volgens de producent volledig recyclebaar.

Autoneum is gespecialiseerd in akoestische en thermische beheeroplossingen voor voertuigen. Het bedrijf ontwikkelt en produceert multifunctionele, lichtgewicht componenten voor geluids­ en hittebescherming. De producten en technologieën zijn bedoeld om voertuigen stiller, veiliger en lichter te maken. www.autoneum.com

100 procent biobased binder als duurzaam alternatief voor bitumen in asfalt

Een 100 procent biobased binder ontwikkelen voor asfalt. Dat is het streven van Wageningen Food & Biobased Research, H4A, Roelofs, AKC en TNO in een driejarig onderzoeksproject. De nieuwe asfaltbinder wordt gebaseerd op biobased componenten uit reststromen van de papier­ en pulpindustrie en de agrofood­industrie. Wageningen Food & Biobased Research werkt al jaren aan duurzame alternatieven voor bestaande asfaltbinders. Op dit moment liggen er 25 proefvakken in Nederland met verschillende samenstellingen waarbij 50 procent vervanging van bitumen door lignine is gerealiseerd. Gedeeltelijke vervanging van bitumen door de natuurlijke bindstof lignine levert in de praktijk een flinke duurzaamheidswinst op.

Andere biologische moleculen

Voorop staat dat de nieuwe asfaltbinder minimaal dezelfde functionele eigenschappen moet krijgen als bitumen. Volgens Richard Gosselink, lignine­expert en coördinator bij Wageningen Food & Biobased Research moeten de eigenschappen die nodig zijn, worden vertaald naar de biobased componenten die de onderzoekers willen inzetten. Om de juiste functionaliteit te krijgen wordt gezocht naar slimme combinaties van biologische moleculen uit een eerder samengestelde longlist. Het onderzoek

richt zich eerst op lab onderzoek om de juiste combinaties van moleculen te vinden. Waarschijnlijk is modificatie van verschillende componenten nodig om ze de gewenste functionaliteiten te geven.

Teststrook asfalt

Met het project willen de projectpartners de markt een flinke zet geven richting een bitumenvrije asfaltbinder. Eén van de randvoorwaarden van de nieuwe asfaltbinder is bijvoorbeeld dat de benodigde biobased grondstoffen in overvloed beschikbaar moeten zijn. Het doel is om binnen drie jaar een test­

strook te kunnen opleveren waarin de nieuwe asfaltbinder is verwerkt en die geschikt is voor verdere opschaling. Ook deze proefstrook wordt dan uitgebreid getest om de benodigde data te kunnen genereren en toe te kunnen werken naar marktintroductie.

Consortium

In dit project onder nummer BBE-2006/ LWV20.045 werken Wageningen Food & Biobased Research en H4A, Roelofs, AKC en TNO samen. De partners bedanken het ministerie van EZ voor de benodigde TKI toeslag subsidie.

Meer bij de WUR>

Foto: WUR

Rabobank Innovation Challenge

Takkenkamp, Straw Blocks Systems en Signify zijn de winnaars van de Rabobank Innovation Challenge 2021. De prijzen werden dinsdag 2 november uitgereikt op de eerste beursdag van het innovatie event Building Holland in RAI Amsterdam. In totaal waren vijftien producten genomineerd.

Met de Rabobank Innovation Challenge willen Rabobank en Building Holland de innovatie in de bouwsector stimuleren. Signify werd met NatureConnect bekroond met een award in de categorie Slim & Gezond. NatureConnect is een revolutionaire vorm van verlichting voor kantoren, ziekenhuizen en andere bedrijfsgebouwen.

Twee van de winnaars kregen de prijs voor innovatief materiaalgebruik. Takkenkamp won in de categorie Energietransitie met Airofill Innovative Wall Insulation: een soort slurry op basis van aerogel, eenvoudig aan te brengen via gaten in de voeg. De slurry wordt vloeibaar bij beweging, maar stijft op in de spouw en stabiliseert in de muur. Takkenkamp Isolatie zegt bij een spouwmuur van 6 cm een Rc­waarde van 3.20 te kunnen bereiken.

Takkenkamp>

In de categorie Circulariteit ging de prijs naar Straw Blocks Systems. Het bedrijf maakt prefab bouwblokken op basis van stro. Stro heeft fantastische isolerende eigenschappen, zowel thermisch als akoestisch.

Straw Blocks zijn geprofileerde precisieblokken van geperst stro. Het profiel bestaat uit messing en groef zodat de blokken in elkaar grijpen. Hierdoor is het mogelijk om met geperst stro vlakke, sterke en stabiele wanden te realiseren met een minimum aan (relatief dure) constructiedelen. Door de perfecte pasvorm ontstaan er geen noemenswaardige koudebruggen of materiaalspanningen en is de kans op lekken in de isolatie nihil. De standaardafmeting is 40 x 40 cm (h x b). De lengte is afhankelijk

van de toepassing of wensen van de opdrachtgever en kan variëren van 40 tot 120 cm. De dichtheid is 125 kg/m3. Van de geperste stroblokken worden bouwelementen samengesteld. Aan de buitenkant bevinden zich constructiedelen van hout of ander materiaal, afhankelijk van de toepassing. De buitenkant van

de elementen wordt standaard voorzien van een (maximaal 1 centimeter dikke) leemlaag waarmee het materiaal voldoet aan de normen ten aanzien van brandvertraging.

Strawblocks>

Boven: Aerofill; onder: Strawblocks

GeoDuct: een natuurlijk circulair viaduct

Infrastructuurprojecten hebben een grote ecologische voetafdruk en leiden vanuit het winnings­, bewerkings­ en transportproces tot een hoge milieubelasting. Tegelijkertijd moeten grote delen van de bestaande Nederlandse infrastructuur worden vervangen en/ of gerenoveerd. Omdat Rijkswaterstaat zichzelf tot doel heeft gesteld om vanaf 2030 volledig circulair te werken, heeft zij een oproep aan de markt gedaan (via de SBIR­methode: Strategic Business Innovation Research) voor het ontwikkelen van innovatieve circulaire viaducten, die kunnen worden hergebruikt. Een aantal Nederlandse ondernemingen hebben in reactie daarop het initiatief genomen voor een nieuw concept voor een circulair viaduct: GeoDuct. Het project is een samenwerking van Architectenbureau ZJA, Iv­Infra, Dura Vermeer, Geotec Solutions, HUESKER Nederland en Ploegam BV.

Het GeoDuct is een viaduct dat volledig is opgebouwd uit gebiedseigen, lokale grond dat is ingesloten door geotextiel. Een natuurlijke boog zorgt voor de krachtsafdracht en een paalfundering is niet nodig. De grond wordt niet gebonden of vermengd en het geotextiel kan worden gerecycled of hergebruikt. Het resultaat: een circulair kunstwerk, lagere

milieubelasting en minder emissies. De lagere milieubelasting komt volgens het projectteam voort uit het primaire en secundaire materiaalgebruik. Voor het GeoDuct is 95 procent minder primair materiaalgebruik nodig vergeleken met een traditioneel viaduct van beton en staal. En doordat het GeoDuct 100 procent demontabel is, zijn de grondstoffen volgens de betrokken partijen hoogwaardig herbruikbaar. Dat in tegenstelling tot beton met wapeningsstaal, wat bij einde levensduur/opheffing niet meer de waarde van primaire grondstoffen heeft en slechts gerecycled kan worden.

De CO2­emissie van een viaduct wordt grotendeels bepaald door het materiaalgebruik. De productie van materialen zoals beton en staal resulteren in veel CO2­uitstook. Dat is bij gebruik van respectievelijk geotextiel en grond veel minder of niet het geval.

Op basis van indicatieve berekeningen heeft de ontwikkeling (productie van materialen en activiteiten op de bouwplaats) van het GeoDuct een 50 procent lagere CO2­emissie vergeleken met een conventioneel viaduct van beton en staal.

Een andere bijzonderheid is de verbinding tussen de natuurlijke bodem en een

circulair civieltechnisch bouwwerk. ‘Een brug die aan het eind van zijn levensduur weer opgaat in het landschap, en verdwijnt alsof hij er nooit is geweest. Dat verbeeldt de circulariteit in optima forma,’ zegt Rob Torsing, partner­architect ZJA op de website van het gelijknamige architectenbureau.

ZJA onderzoekt ook wat deze nieuwe constructiewijze betekent voor het architectonische karakter van civiele kunstwerken en hun ruimtelijke impact. Constructies van gewapende grond brengen volgens ZJA een andere esthetiek met zich mee dan bijvoorbeeld die van staal of beton. Het architectenbureau ziet het als een uitdaging om hier een nieuwe stijlvorm voor te ontwikkelen. Volgens de betrokken partijen is de constructieve haalbaarheid van het GeoDuct inmiddels rekenkundig al aangetoond.

Momenteel werkt het team het ontwerp verder uit, om een prototype te gaan bouwen. Als de testbevindingen hiervan goed zijn, zou het concept voldoende bewezen moeten zijn om het in innovatieve aanbestedingsprojecten mee te nemen. De resterende detailengineering kan het team dan binnen het eerste commerciële project uitvoeren.

Meer bij ZJA>

Prof.dr.ir. Arjan Mol nieuwe wetenschappelijk directeur 4TU.HTM

Prof.dr.ir. Arjan Mol (Technische Universiteit Delft) is per 1 januari 2022 de nieuwe wetenschappelijke directeur van het 4TU centrum High­Tech Materials (4TU.HTM). Hij volgt in deze functie Prof.dr.ir. Jilt Sietsma op. Sietsma was een van de initiatiefnemers van 4TU.HTM en heeft het centrum sinds de start in 2014 geleid.

4TU.HTM beoogt excellent materiaalkundig onderzoek aan de vier TU’s (Delft, Eindhoven, Twente, Wageningen) te stimuleren en te vernieuwen door middel van samenwerking en nieuwe initiatieven op de gebieden van onderzoek en onderwijs. Recent kregen 4TU.HTM en de andere centra binnen de 4TU. Federatie groen licht om hun activiteiten voort te zetten in de periode 2022­2025.

Sietsma: “Wat ik heel mooi vind, is hoe 4TU.HTM met de deelname van de WUR is verbreed. Materiaalkunde gaat niet alleen over staal, composieten en beton; de zachte materialen uit Wageningen horen er net zo goed bij.”

Mol: “Met de materialen­ en energietransitie staan we voor complexe uitdagingen. Hoe beter we als Nederlandse materiaalkunde georganiseerd zijn, hoe meer de hele maatschappij van onze expertise kan profiteren.”

Mol is sinds 2017 hoogleraar Corrosietechnologie en Elektrochemie aan de Technische Universiteit Delft, waar hij in 2000 ook promoveerde. Zijn onderzoek richt zich onder andere op corrosiemechanismen en (milieuvriendelijke) manieren om corrosie te voorkomen.

Bovenop de activiteiten van 4TU.HTM die al eerder van start gingen, wil Mol zich met name hard maken voor jonge wetenschappers die hun netwerk nog moeten opbouwen: “We zullen de komende jaren merken hoe groot de impact van corona is op de carrières van de nieuwe generatie wetenschappers. Ervoor zorgen dat zij toch de noodzakelijke verbindingen

kunnen maken, binnen en buiten hun vakgebied, daar wil ik me voor inzetten,” aldus Mol. Daarnaast wil hij werken aan meer publiek draagvlak voor het vakgebied: “Het zou verdomd leeg zijn om ons heen zonder materiaalkunde.”

De organisatie van 4TU.HTM bestaat, naast de wetenschappelijk directeur, uit een Management Team waarin alle vier TU’s zijn vertegenwoordigd, en een coördinator.

Arjan Mol is sinds 2017 hoogleraar Corrosietechnologie en Elektrochemie aan de Faculteit Werktuigbouwkunde, Maritieme Techniek & Technische Materiaalwetenschappen (3mE), Technische Universiteit Delft, waar hij in 2000 ook promoveerde. Zijn onderzoek richt zich onder andere op corrosiemechanismen en (milieuvriendelijke) manieren om corrosie te voorkomen. Dit werk is relevant voor toepassingen van offshore tot vliegtuigbouw en van micro­elektronica tot de automobielindustrie. Mol is Past President van de European Federation of Corrosion (EFC), Honorary Professor aan de University of Science & Technology Beijing (China) en Editor­in­Chief van Elsevier’s Corrosion Science.

Lees het hele interview met Arjan Mol en Jilt Sietsma>

Prof.dr.ir. Arjan Mol

Nieuwe manier om koolstof vast te leggen

Wereldwijd wordt geprobeerd om de CO2­emissies te beperken, en een van de instrumenten om dat voor elkaar te krijgen is CO2­afvang. De technieken waarmee dat gebeurd zijn voornamelijk gebaseerd op vloeibare processen. Het rookgas of biogas wordt door een (grote) hoeveelheid vloeistof ­ meestal watergeleid dat chemicaliën bevat die de CO2 binden. Nadat de CO2 in de vloeistof is opgenomen, wordt deze opgevangen. Dit is een efficiënte methode, maar kost ook erg veel energie.

Een team van wetenschappers van de Technische Universiteit van Denemarken (DTU) ontwikkelde onlangs een nieuwe en energiezuinigere methode om de CO2 in een vaste stof af te vangen en op te waarderen tot een schoner product, waar vervolgens dan weer andere producten kunnen worden gemaakt, bijvoorbeeld brandstof.

De onderzoekers gebruikten een vast materiaal met ionische vloeistof1 in de poriën. De ionische vloeistof bindt de CO2 en zodra het materiaal verzadigd is

met CO2 kan de CO2 vervolgens gemakkelijk vrijkomen door een combinatie van lichte verwarming en verlaging van de druk.

Volgens de wetenschappers is een van de belangrijkste voordelen van het gebruik van een ionische vloeistof dat

het niet verdampt in gas als het wordt verwarmd of de druk wordt verlaagd Het blijft in het vaste materiaal en kan worden hergebruikt.

De onderzoekers hopen uiteindelijk tot 90 procent van de CO2 uit het biogas af te kunnen vangen met een energiever­

bruik dat minder is dan de helft van de methoden die tegenwoordig het meest worden gebruikt.

Inmiddels is het systeem bij wijze van proef geïnstalleerd in een van de biogasfabrieken van Wärtsilä in Zweden. De nieuwe technologie zal daar worden getest als demonstratieproject en is bedoeld om het daar geproduceerde biogas te zuiveren.

De tests duren maximaal zes maanden en moeten uitwijzen of het materiaal CO2 efficiënt blijft afvangen en afgeven. Zowel de materialen als het proces zijn gepatenteerd.

1 Ionische vloeistoffen zijn gesmolten zouten, die vloeibaar zijn bij omgevingstemperatuur of licht verhoogde temperatuur. Men spreekt van een ‘ionische vloeistof’ als het smeltpunt lager is dan 100 °C. Ionische vloeistoffen bestaan dus volledig uit elektrisch geladen anionen en kationen>

Bron: DTU>

Siliciumcarbide synthese uit hout

Wetenschappers van het National University of Science and Technology MISIS in Moskou hebben een eenvoudige en kostenefficiënte methode ontwikkeld om siliciumcarbide van industriële kwaliteit te maken uit houtverwerkingsafval. De studie werd gepubliceerd in Materials Chemistry and Physics.

Siliciumcarbide is een harde, synthetisch geproduceerde kristallijne verbinding van silicium en koolstof. Het is slijtvast, hitte­ en stralingsbestendig en bijna net zo hard als diamant. Het materiaal wordt veel gebruikt in de metaalindustrie en bij de vervaardiging van hoge­temperatuurbakstenen en andere vuurvaste materialen. Daarnaast worden siliciumcarbidekristallen onder meer toegepast in slijpstenen, schuurpapier, de sieradenindustrie, de bouw, de productie van kogelwerende

vesten, auto­onderdelen als remmen. Interessant zijn zogenaamde biomorfe carbiden, die worden gemaakt van koolstof dat is verkregen uit hout. Er zijn al verschillende biomorfe carbiden ontwikkeld van verschillende houtsoorten en zelfs graangewassen: beuken, eiken, dennen, linden, maïs en gierst. Recentelijk is ook geprobeerd om biomorf siliciumcarbide te synthetiseren uit verschillende industriële afvalmaterialen, zoals dat van vezelplaten, papier en houtcomposietplaten. Maar vooralsnog hebben deze technieken bezwaren. De eigenschappen van de gesynthetiseerde producten zijn vaak onvoorspelbaar. Bovendien zijn de conventionele methoden voor de productie van siliciumcarbide uit houtskool tijdrovend. Wetenschappers van NUST MISIS en Tomsk Polytechnic University hebben nu

een methode bedacht om hoogwaardig siliciumcarbide te fabriceren uit houtskool en silicium, gebruikmakend van een gelijkstroom plasma met behulp van een elektrische boogreactor uitgerust met grafietelektroden. Het proces werkt met een stroom van 220 A en neemt nog geen halve minuut in beslag. Een belangrijk voordeel van de nieuwe methode is volgens de onderzoekers de eenvoud van het syntheseproces, waarvoor geen afgesloten kamer nodig is, en geen inerte gassen of een vacuümpomp hoeven te worden gebruikt. Bovendien is het proces dus supersnel. En last but not least, de grondstof is hernieuwbaar en afkomstig van hout(afval).

Meer bij NUST MISIS>

Het materiaal met de ionische vloeistof heeft de vorm van buisjes. Volgens professor Anders Riisager, leider van het project bij DTU, zullen de koolstofafvangtesten van de biogasproductie in de fabriek in Zweden worden uitgevoerd met ca. 10 kg van dit materiaal (Foto: DTU Chemistry)

Op hardloopschoenmateriaal geïnspireerd 3D-geprint materiaal beschermt gebouwen tegen impactschade

Een materiaal dat wordt gebruikt in hardloopschoenen en traagschuim matrassen was de inspiratiebron voor een ontwerp van een 3D­geprint product dat gebouwen zou kunnen beschermen tegen bijvoorbeeld botsingen en zelfs de impact van gasexplosies, aardbevingen en windstoten. Dr. Tatheer Zahra van het Centre for Materials Science van de Queensland University of Technology (QUT) gebruikte bioplastics om geometrische vormen te 3D­printen die het gedrag van auxetische materialen nabootsen. Haar werk werd op 30 september gepubliceerd in Smart Materials and Structures.

Auxetische materialen en structuren hebben de eigenschap dat als ze worden uitgerekt, ze loodrecht op de uitgeoefende kracht dikker worden. Dit gebeurt vanwege hun specifieke interne structuur en de manier waarop deze vervormt

als het monster uniaxiaal wordt belast. Zulke materialen of structuren hebben bijzondere mechanische eigenschappen, zoals een hoge energieabsorptie en breukvastheid. Ze worden onder meer gebruikt in robuust schokabsorberende toepassingen, zoals hardloopschoenen.

Volgens dr. Zahra zou het 3D­printen van auxetische geometrieën mogelijk staalen vezelversterkte polymeermatroces in composieten kunnen vervangen. Ze zouden wellicht ook kunnen worden gebruikt als een flexibele, beschermende muurpleister. Ze denkt dat een 20 mm dikke pleisterlaag van het nieuwe materiaal voldoende energie­absorberend vermogen heeft om een muur bestand te maken tegen de kracht van een auto die er met 60 km/u tegenaan rijdt. Composieten met deze geometrieën zouden in theorie zelfs weerstand kunnen bieden aan de impact van gasexplosies,

aardbevingen en windstoten. Nu de potentie van het materiaal in het lab is aangetoond, worden de ontwerpen binnenkort op ware grootte getest.

Meer bij QUT>

Een auxetische geometrie van 180 gram blijkt bestand tegen een kracht van 25 kN door bij belasting in alle richtingen samen te trekken. Het materiaal is in staat om ongeveer 260 J te absorberen zonder schade of vormveranderingen te vertonen. Opgeschaald, kunnen deze geometrieen nuttig zijn om gebouwen en andere constructies te beschermen tegen bijvoorbeeld botsingen.

Video:

Dr. Tatheer Zahra (Foto: Queensland University of Technology)

Zelfherstellende ‘levende materialen’ als 3D-bouwstenen

Wetenschappers van het Imperial College London hebben self healing ‘levende’ 3D­bouwstenen ontwikkeld die zichzelf kunnen repareren als ze worden beschadigd. Zogenaamde Engineered Living Materials (ELM’s) maken gebruik van het biologisch vermogen materiaal te herstellen als reactie op toegebrachte schade. Volgens Imperial zou dit onderzoek kunnen leiden tot de ontwikkeling van materialen die hun eigen schade detecteren en herstellen, zoals het repareren van een barst in een voorruit, een scheur in de romp van een vliegtuig of een kuil in de weg. Door de bouwstenen te integreren in zelfherstellende bouwmaterialen, zou in de toekomst onderhoud kunnen verminderen en de levensduur en bruikbaarheid van een materiaal worden. Het onderzoek is gepubliceerd op 19 augustus in Nature Communications.

Om ELM’s te maken, gebruikten de onderzoekers genetisch gemanipuleerde bacteriën die fluorescerende 3D bolvormige celculturen produceerden, zogenaamde sferoïden. Ze rangschikten de sferoïden in verschillende vormen en patronen en wisten uiteindelijk de mogelijkheden van sferoïden als modulaire bouwstenen aan te tonen.

Ze gebruikten een dikke laag bacteriële cellulose, een organische verbinding die door bepaalde soorten bacteriën wordt gemaakt. Ze beschadigden het materiaal door er gaten in te maken en vervolgens de vers gemaakte sferoïden in de gaten in te brengen. Na drie dagen bleek het materiaal zich uitstekend te hebben hersteld.

Volgens de wetenschappers opent deze ontdekking nieuwe inzichten over de mogelijkheid om gekweekte materialen een rol te laten spelen als modules met verschillende functies, bijvoorbeeld in de bouw.

Het onderzoek moet worden gezien in het licht van de groeiende weten­

schappelijke interesse in bacteriële cellulose. Bacteriële cellulose wordt in de natuur door sommige soorten bacteriën geproduceerd om beschermende omhulsels rond de cellen te vormen. Het heeft andere eigenschappen dan plantaardige cellulose en heeft een hoge zuiverheid, sterkte, vormbaarheid en een groter vermogen om water vast te houden. Hoewel bacteriële cellulose in de natuur wordt geproduceerd, wordt er wereldwijd onderzoek gedaan naar deze materialen. Door het syntheseproces te beheersen, zou microbiële cellulose wellicht specifieke eigenschappen kunnen worden gegeven. Dat zou weer de basis kunnen zijn van de ontwikkeling van een hele nieuwe klasse van functionele materialen.

De volgende stap is het ontwikkelen van nieuwe bolvormige bouwstenen met

verschillende eigenschappen, zoals de combinatie met materialen als katoen, grafiet en gelatine. Dit kan leiden tot nieuwe toepassingen zoals biologische filters, implanteerbare elektronica of medische biosensor­patches.

‘Bacterial cellulose spheroids as building blocks for 3D and patterned living materials and for regeneration’ door Ellis et al., werd op 19 augustus 2021 gepubliceerd in Nature Communications. Het staat online>

www.imperial.ac.uk>

Onderzoekers zagen een uitstekende reparatie die structureel stabiel was en de consistentie en het uiterlijk van het materiaal herstelde

Duurzame glitters

Onderzoekers van de University of Cambridge hebben een duurzame, plasticvrije glitter ontwikkeld voor gebruik in de cosmetica­industrie ­ gemaakt van cellulose, de belangrijkste bouwsteen van celwanden in planten. Er zijn duizenden soorten glitter, meestal gemaakt van ultradunne, meerlagige vellen die kunststoffen bevatten, evenals kleurstoffen en reflecterende materialen zoals aluminium, titaniumdioxide, ijzeroxide en bismutoxychloride. De vellen worden vervolgens in superkleine deeltjes gesneden. Sommige experts waarschuwen dat glitter een bedreiging vormt voor het milieu en bijdraagt aan vervuiling door microplastics.

De duurzame Cambridge­glitter is gemaakt van cellulose­nanokristallen, die licht op zo'n manier kunnen breken dat er levendige kleuren ontstaan, de zogenaamde structurele kleur. Het fenomeen doet zich voor door de selectieve weerkaatsing van bepaalde golflengten van licht, die is te danken aan de structuur van de oppervlakte van een materiaal. Het is een methode om licht te manipuleren. Hetzelfde verschijnsel is verantwoordelijk voor enkele van de helderste kleuren in de natuur ­ zoals die van vlindervleugels en pauwenveren. Met behulp van zelfassemblagetechnieken waarmee de cellulose intens gekleurde films kan vormen, zeggen de onderzoekers dat hun materialen kunnen worden gebruikt om de huidige gekleurde plastic glitterdeeltjes te vervangen. In Europa gebruikt de cosmetica­industrie jaarlijks zo'n 5.500 ton microplastics in de vorm van glitters.

Na het produceren van de grootschalige cellulosefilms vermalen de onderzoekers ze tot deeltjes van de grootte die wordt gebruikt voor het maken van glitters of effectpigmenten. De resulterende deeltjes zijn biologisch afbreekbaar, plasticvrij en niet giftig. De onderzoekers zeggen er ook in te zijn geslaagd het proces geschikt te maken voor industriële machines. Volgens Cambridge is dit de eerste keer dat deze materialen

op industriële schaal zijn vervaardigd. Hoewel verdere optimalisatie van het proces nog nodig is, hopen de onderzoekers de komende jaren een spin­out bedrijf te vormen om hun pigmenten en glitters commercieel beschikbaar te maken.

De resultaten van het onderzoek zijn gepubliceerd in het tijdschrift Nature Materials, getiteld 'Large­scale fabricage van structureel gekleurde cellulose nanokristallen films en effectpigmenten'. Nature Materials (2021). DOI: 10.1038/s41563021­01135­8

Meer bij Cambridge>

PeLED’s: rekbare, buigzame, flexibele LED’s

Onderzoekers van de McKelvey School of Engineering, onderdeel van de Washington University in St. Louis (WUSTL), hebben een nieuw materiaal ontwikkeld dat geschikt is om een nieuw type flexibele LEDs te maken. Bestaande organische LED’s (OLED’s) zijn gemaakt van organische moleculen of polymeermaterialen. Ze zijn goedkoop en flexibel. Anorganische LED’s zoals microLED’s presteren goed, zijn helder en zeer betrouwbaar, maar stijf en erg duur. De nieuwe technologie van WUSTL combineert het beste van bestaande LED’s en organische LED’s (OLED’s). Bovendien ontwikkelden de onderzoekers een nieuwe manier om het materiaal te maken: met een inkjetprinter.

Het onderzoek is afgelopen november gepubliceerd in het tijdschrift Advanced Materials.

De WUSTL­wetenschappers gebruikten een soort kristallijn materiaal: gemodificeerd organometaal­halogenide perovskiet. De traditionele manier om een dun laagje perovskiet te maken, is met spincoating. Daarbij wordt vloeibaar perovskiet op een plat, ronddraaiend substraat gedruppeld. Terwijl het substraat ronddraait, verspreidt de vloeistof zich en vormt een dunne laag. Daarvan kunnen perovskiet­LED’s (of PeLED’s) worden gemaakt.

Bij deze methode gaat echter relatief veel materiaal verloren door wegspatten. En zo ontstond het idee van de inkjetprinter. Inkjetprinten bespaart materiaal, omdat het perovskiet precies daar

kan worden neergelegd waar het nodig is. Het proces bleek bovendien ook veel sneller te zijn, waardoor de fabricagetijd werd teruggebracht van meer dan vijf uur tot minder dan 25 minuten. Een ander voordeel van het gebruik van de inkjetprintmethode is dat perovskiet kan worden aangebracht op een hele reeks onconventionele, zelfs flexibele substraten.

De mogelijkheid om op een flexibel materiaal te printen bleek echter niet voldoende; de leds zelf moesten ook flexibel zijn. Dit probleem werd opgelost door de anorganische perovskietkristallen in te bedden in een organische, polymeermatrix gemaakt van polymeerbindmiddelen. Dit maakte de perovskiet en daarmee de PeLED’s elastisch en rekbaar.

Er waren echter problemen. LED’s zijn opgebouwd in een sandwich­achtige structuur, met ten minste een emitterende laag, een anodelaag en een kathodelaag. Omdat alle onderdelen van de PeLED aanvankelijk vloeibaar zijn ­ zowel de perovskietlaag als de twee elektroden en een bufferlaag ­ was het belangrijk om te voorkomen dat de lagen werden vermengd. Er moet een geschikt polymeer worden gevonden die als beschermingslaag tussen de perovskiet en de andere lagen kon worden aangebracht, zonder al te veel te interfereren met de prestaties van de PeLED. Nadat dat was gelukt konden de eerste rekbare PeLED’s met succes worden geprint.

Meer bij WUSTL>

MAKE IT MATTER MAKE IT MATTER

De rubriek MAKE IT MATTER wordt in samenwerking met MaterialDistrict (MaterialDistrict.com) samengesteld. In deze rubriek worden opvallende, en/of interessante ontwikkelingen en innovatieve materialen uitgelicht.

Popcorn vervangt polystyreen

Onderzoekers van de Universiteit van Göttingen (Duitsland) ontwikkelden een polystyreenachtig materiaal op basis van popcorn. Het kan worden gebruikt als verpakkings­ en isolatiemateriaal. De technologie is gebaseerd op processen zoals die ook in de kunststofindustrie worden gebruikt. De Duitse graanproducent Nordgetreide heeft een licentieovereenkomst ontvangen voor het commerciële gebruik van het proces en de producten voor de verpakkingssector. Het Duitse bouwbedrijf Bachl Group heeft de licentie om het proces te gebruiken om bouwisolatie te maken.

Meer bij MaterialDistrict>

Roxipan

Roxipan is een decorplaat met de uitstraling van beton. Het materiaal is geschikt voor zowel de bouw als de renovatie van commerciële, industriële, tertiaire of particuliere gebouwen. Roxipan­panelen zijn verkrijgbaar in verschillende stijlen, glad of robuust, geplateerd op elke ondergrond, MDF, multiplex, spaanplaat en compact.

Stax

Meer bij MaterialDistrict>

Stax bestaat uit glaslagen die op elkaar worden gestapeld en vervolgens samengesmolten tot solide panelen. Dit speciale proces maakt het mogelijk om buitenmuren te maken met zeer grote oppervlakken. Om het materiaal als veiligheidsglas te classificeren, zijn op de achterkant van de Stax­panelen vlakke panelen van helder, gegoten spiegelglas gelamineerd. Dat is nodig omdat de Stax­glaspanelen te dik zijn om thermisch te harden, wat de gebruikelijke behandeling is om veiligheidsglas te maken.

Meer bij MaterialDistrict>

Balsaconcrete

Balsabeton is een lichtgewicht materiaal gemaakt van beton met een kern van schuim. Het kan worden gebruikt voor tafelbladen, keukenbladen, badkuipen en elk ander binnen­/buitenpaneel of product dat de impact van beton moet hebben, maar niet het zware gewicht. Grote maten zijn mogelijk, toepasbaar op elke keukenconstructie, verkrijgbaar in alle diktes, in elke vorm en in vele kleuren.

Foto: evolveproductions.nl

Meer bij MaterialDistrict>

Timbercrete

Timbercrete is een bouwmateriaal dat meer dan 50 vol.% gerecycled zagerijafval bevat. Huizen die van dit product zijn gemaakt, verbruiken minder energie voor verwarming/koeling. Timbercrete werkt in dat verband als een ‘carbon sink’ die voorkomt dat kooldioxide vrijkomt bij het ontbinden van zaagsel in de atmosfeer. Het materiaal is brandbestendig en kan breed worden toegepast in de woningbouw en industriële en openbare gebouwen.

Meer bij MaterialDistrict>

Zero

Zero brick is een materiaal waarmee voegloos metselwerk kan worden gemaakt zonder in conflict te komen met de basisregels van traditioneel metselen. ZERO heeft een extra grote holte aan de bovenzijde waarop de mortel kan worden aangebracht. Hierdoor is het mogelijk om de voegdikte terug te brengen tot 4 mm. De metselaar kan zijn werk gewoon doen met een troffel en gewone mortel.

Meer bij MaterialDistrict>

Plexwood - geometric

Plexwood ­ geometric is een twee­laags houtproduct, bestaande uit een ondergrond met aan één zijde een Plexwood fineer. Gehoekt in 15, 30, 45 of 0/90, +15/­15, +30/­30, +45/­45 graden, ontstaan esthetisch interessante oppervlaktegeometriën.

Meer bij MaterialDistrict>

Materialen maken van geladen polymeren

Zachte materie is te vinden in veel alledaagse materialen, zoals voedsel, cosmetica, en lichaamscellen. De structuur van deze kleine, zachte materialen wordt bepaald door verschillende interacties, waarvan elektrostatische interactie er één is. Voor zijn promotieonderzoek gebruikte Christian Sproncken elektrostatische interacties om zachte materialen om te vormen tot verschillende structuren gemaakt van geladen polymeerketens. Deze materialen kunnen worden gebruikt in responsieve coatings voor fotonische microchips of materialen die ijsgroei op autoruiten of vliegtuigvleugels tegengaan. Sproncken rondde zijn onderzoek af in het Laboratory of Self­Organizing Soft Matter onder leiding van Ilja Voets. Op 26 oktober verdedigde hij zijn proefschrift bij de faculteit Chemical Engineering and Chemistry aan de Technische Universiteit Eindhoven.

Moleculen met een tegengestelde lading trekken elkaar aan. Deze aantrekkingskracht kan worden gebruikt om materialen met interessante eigenschappen te maken. Aan de basis van deze aantrekkingskracht ligt de elektrostatische interactie, die niet alleen omkeerbaar is maar ook kan worden aangepast door te variëren met parameters zoals zoutconcentratie of pH­waarde.

Verschillende materialen kunnen worden gemaakt door twee polymeren met tegengestelde ladingen te gebruiken, en vervolgens controle uit te oefenen over hoe de polymeren zich via elektrostatische interactie samenvoegen. Het hoofddoel van het promotieonderzoek van Christian Sproncken was het ontwerpen en bestuderen van de eigenschappen van materialen die gemaakt zijn van tegengesteld geladen polymeren.

In zijn onderzoek was Sproncken vooral geïnteresseerd in het combineren van tegengesteld geladen polymeren om nieuwe materialen samen te stellen met nuttige eigenschappen, die kunnen worden gebruikt voor verschillende toepassingen. Te denken valt aan coatings voor herprogrammeerbare fotonische

materialen en in materialen met antivriescapaciteiten.De verschillende onderzoeken, veelzijdige benaderingen en intrigerende resultaten van Spronckens promotieonderzoek tonen het potentieel aan van elektrostatisch samengestelde polymeergebaseerde zachte materiesystemen voor een grote verscheidenheid van toepassingen.

Eerst bereidde Sproncken coatings van zachte materialen door substraten opeenvolgend onder te dompelen in afzonderlijke zwakke polyelektrolytoplossingen. Het resulterende polymeernetwerk kan zwellen en inzakken, afhankelijk van de zuurgraad (pH) van de oplossing waaraan het netwerk wordt blootgesteld. Door dit belichtingsproces te

manipuleren, was het mogelijk om een droge polymeerfilm te maken met een zeer lage of zeer hoge porositeit. De brekingsindex van het materiaal is afhankelijk van de porositeit van het materiaal, wat dit materiaal ideaal maakt voor toepassingen in de fotonica.

Sproncken en Voets werkten samen met Oded Raz en Mahir Mohammed van de faculteit Elektrotechniek aan de TU/e om herprogrammeerbare fotonische microchips te maken door de microchips te coaten met het materiaal met variabele porositeit.

Voor de volgende manier van het samenstellen van polymeren, hebben Sproncken en zijn medewerkers een ijsbindend polymeer opgenomen in micellen met een polyelektrolyte complexe kern. Het toevoegen van dit ongeladen polymeer voorkomt dat de kernen uitgroeien of samensmelten tot grote aggregaten, zonder controle over het formaat.Wanneer dit specifieke polymeer zich aan ijskristallen bindt, kan het de groei van de ijskristallen sterk vertragen. Materialen die met dit polymeer zijn gemaakt, kunnen nuttig zijn om ongewenste ijsgroei te voorkomen, zoals op de voorruit van auto’s of de vleugels van vliegtuigen.

De onderzoekers ontdekten dat de ijsbindende activiteit van het polymeer behouden blijft na opname in de micellen, waardoor elektrostatische co­assemblage een veelbelovend instrument wordt als basis voor het ontwerpen van anti­ijs materialen.

Klokreactie in uitvoering

Ten slotte onderzocht Sproncken manieren om invloed uit te oefenen op de interactie tussen tegengesteld geladen polymeren in een oplossing. Het direct mengen van tegengesteld geladen polymeren leidt vaak tot fasescheiding met een polymeerdichte fase en een verdunde fase.

Om de nanostructuren van polyelektrolyten te stabiliseren, gebruikte Sproncken een reactienetwerk om de grootte en vorm van de polymere nanodeeltjes te stabiliseren. Volgens Sproncken is de werking van dit reactienetwerk tweeledig. Het stemt de interactie af tussen de tegengesteld geladen macromoleculen en maakt tegelijkertijd delen van de ketens aan elkaar vast. In de toekomst zouden dergelijke stabiele nanodeeltjes kunnen worden gebruikt als nanodragers in biomedische toepassingen, en dat is allemaal mogelijk dankzij een zogenaamde

klokreactie die voorkomt dat grote onbruikbare aggregaten zich vormen.

Op 26 oktober verdedigde Sproncken zijn proefschrift bij de faculteit Chemical Engineering and Chemistry aan de Technische Universiteit Eindhoven, onder de titel ‘Attractive Soft Matter: Polyelectrolyte Assembly for the Design of Functional Materials.´

Tekst TUEindhoven

Verbetering van de scheiding van kunststofafval met magnetische velden

Kunststoffen kunnen worden gescheiden met magnetische dichtheidsscheiding, met behulp van magnetische velden. Maar deze techniek is niet altijd doeltreffend. Rik Dellaert onderzocht stromen van gemengde plastic deeltjes in windtunnels, om het effect van turbulentie op het scheidingsproces te beoordelen. Hij verdedigde zijn doctoraatsthesis op 26 november aan de faculteit Applied Physics aan de TU Eindhoven.

Magnetische dichtheidsscheiding is een techniek die onlangs door Umincorp werd ontwikkeld. Daarbij wordt gebruik gemaakt van een ferrofluïdum die een verticale massadichtheidsgradiënt genereert als het in de buurt komt van een magnetisch veld. Met andere woorden: van bovenin naar onderin de vloeistof neemt de schijnbare massadichtheid van de vloeistof toe.

Wanneer plastic deeltjes aan dit ferrofluïdum worden toegevoegd, bewegen de verschillende deeltjes zich naar een hoogte in de vloeistof waar de schijnbare massadichtheid van het ferrofluïdum

Hoogteverschillen van plastic deeltjes in een ferrofluïdum (Foto: TUE)

ongeveer gelijk is aan de massadichtheid van de plastic deeltjes. Dit afgescheiden plastic kan vervolgens worden hergebruikt in producten met een hogere waarde, wat de economische uitvoerbaarheid van recycling verhoogt. Een voorbeeld van een dergelijke toepassing is te zien in deze video.

Het scheidingsproces vindt plaats in de magnetische dichtheidsscheider. Aan het einde van de machine verwijderen horizontale platen de mengsels van vloeistof en deeltjes op verschillende hoogten. De verschillende mengsels bevatten plastic deeltjes met verschillende massadichtheid. De deeltjes worden vervolgens van het ferrofluïdum gescheiden door een centrifuge, wat resulteert in plastic deeltjes met een bepaald massadichtheidsbereik dat gebruikt kan worden als een indicator voor het type plastic in dit massadichtheidsbereik.

Deze nieuwe magnetische dichtheidsscheidingstechniek brengt een aantal uitdagingen met zich mee. Turbulentie in het scheidingsproces vermindert de scheidingsefficiëntie door het toegenomen mengen, en moet daarom zoveel mogelijk worden onderdrukt. Ten tweede kunnen botsingen tussen deeltjes het scheidingsproces vertragen.

Voor zijn doctoraatsonderzoek ging Rik Dellaert op zoek naar oplossingen voor deze uitdagingen. Eerst gebruikte hij twee windtunnels om de turbulentie in de stroom te meten en te analyseren.

Ten tweede gebruikte hij een vloeistoftank om botsingen op te sporen tussen deeltjes in een ferrofluïdum met een verticale massadichtheidsgradiënt in een magnetisch veld.

Een belangrijke aanbeveling uit het onderzoek van Dellaert is dat om turbulentie te onderdrukken, een ‘lamineermachine’ aan de ingang van de stroom moet worden gebruikt, bestaande uit een verzameling parallelle vierkante kanalen. Deze ‘lamineermachine’ moet relatief kleine kanalen en dunne wanden hebben en een bepaalde stromingssnelheid handhaven.

Om de deeltjesbotsingen die tijdens

het scheidingsproces plaatsvinden te onderzoeken, werd een numeriek model ontwikkeld door Dellaerts collega Sina Tajfirooz. Dit model werd met succes gevalideerd aan de hand van experimentele gegevens van Dellaert, wat kritisch inzicht verschafte in de onderliggende processen in de magnetische dichtheidsscheider. Deze inzichten kunnen worden gebruikt om de productiviteit en efficiëntie te verbeteren.

Het artikel ‘Turbulence and particle behavior in a magnetic density separation application‘ is online>

Schematische voorstelling van het scheidingsproces

Tekst TU Eindhoven>

Magnetische dichtheidsscheider in de fabriekshal (Foto: TUE)

Video

Accu’s laden sneller met nikkelniobaat

Door de anode van lithium­ion accu’s te maken van een compleet nieuw materiaal, nikkelniobaat, is de laadsnelheid tot wel tien keer te verhogen. Dit concluderen onderzoekers van de Universiteit Twente (MESA+ Instituut). Dit kan zonder het risico dat het anodemateriaal schade oploopt en de accu kapotgaat of minder lang mee gaat. Voordeel van nikkelniobaat is ook nog eens dat de fabricage weinig complex is. De onderzoekers hebben hun eerste ervaringen met accu’s met de nieuwe anode gepubliceerd in Advanced Energy Materials.

Gaat het over beter presterende accu’s, voor elektrisch vervoer of als buffer in het elektriciteitsnet, dan gaat het over sneller op­ en ontladen, maar ook over een hogere energiedichtheid die leidt tot compactere en lichtere accu’s. Vaak is het een ‘trade­off’ tussen het een en het ander. Dit dilemma is bijvoorbeeld te zien aan de steeds hogere snelheden bij laadstations aan de snelweg, die voor lang niet alle accu’s geschikt zijn. Wereldwijd is er een zoektocht naar nieuwe materialen, waarbij ook mee­

Schematische weergaven van de NiNb2O6 -basisstructuur

speelt dat de productie van een accu nog een stuk duurzamer moet. Het nieuwe materiaal nikkelniobaat (NiNb2O6) blijkt interessante eigenschappen te hebben en komt ook na vele keren ultrasnel laden gewoon weer terug op het oude niveau. Dit heeft onder meer te maken met de aantrekkelijke ‘open’ en regelmatige kristalstructuur: de kanaaltjes voor ladingtransport zijn identiek. Dat betekent dat het voordelen heeft ten opzichte van het standaard­anodemateriaal grafiet. Ook dat is een ‘open’ materiaal, en eenvoudig te maken. Maar na een aantal keren (te) snel opgeladen, komt het niet meer terug op het oude niveau of gaat het zelfs kapot. In de zoektocht naar alternatieven wordt bijvoorbeeld, ook aan de UT, gekeken naar nano­gestructureerde materialen: een nadeel daarvan kan zijn dat die kanalen hebben die ongelijk van grootte zijn. Dit kan ook afzetting van lithium geven, met

gaandeweg een teruggang in prestaties tot gevolg. Bovendien is het productieproces complex. Voor nikkelniobaat is geen complexe nanofabricage nodig.

Snel op- en ontladen

De snelheidsprestaties gaan echter wel ten koste van het gewicht, maar het is compacter dan grafiet en heeft dus een hogere ‘volumetrische’ energiedichtheid. In de huidige vorm, waarbij de onderzoekers echte accucellen met de nieuwe anode én verschillende kathodematerialen hebben onderzocht, is het type accu vooral een functie als onderdeel in het energienetwerk of als energiebron voor bijvoorbeeld vrachtauto’s. Toepassingen waarbij de laadsnelheid telt, maar ook de ontlaadsnelheid: snel heel veel stroom leveren en ook snel weer terug op niveau. Volgens onderzoeksleider prof. Mark Huijben is het ook een interessante optie om met de nieuwe

anode te kijken naar een alternatief voor lithium, zoals natrium. Hij verwacht dat het goed te combineren is met nikkelniobaat. Het onderzoek is uitgevoerd in het Twente Centre for Advanced Battery Technology (MESA+ Instituut) van de UT, in samenwerking met de Wuhan University of Technology in China en Forschungszentrum Jülich in Duitsland.

www.utwente.nl>

Het artikel ‘Nickel Niobate Anodes for High Rate Lithium-ion batteries’, door Rui Xia, Kangning Zhao, Liang-Yin Kuo, Lei Zhang, Daniel Cunha, Yang Wang, Sizhao Huang, Jie Zheng, Bernard Boukamp, Payam Kaghazchi, Congli Sun, Johan ten Elshof en Mark Huijben, is op 15 november gepubliceerd in Advanced Energy Materials. Het is online>

Voeg informatie toe aan de Kennisbank

Biobased Bouwen

De Biobased Economy speelt een belangrijke rol in de duurzame ontwikkeling van Nederland en biedt nieuwe kansen voor het bedrijfsleven. Via de kennisbank kunt u kennis vergaren en delen over de beschikbaarheid en toepassingsmogelijkheden van biobased materialen, producten en bouwconcepten. Samen versterken we zo de biobased economie.

Ruim dertig partijen in de bouwsector ondertekenden de green deal biobased bouwen. Deze producenten, architecten, adviseurs en kennisinstellingen delen hun kennis rond kansrijke mogelijkheden van biobased bouwen. Ook de ministeries van Binnenlandse Zaken (Wonen en Rijksdienst), Economische Zaken, en Infrastructuur en Milieu ondersteunen de green deal.

Bouw ook mee aan de biobased economie en voeg uw project- of productbeschrijvingen toe aan deze kennisbank.

Kijk op www.biobasedbouwen.nl voor meer informatie>

Nieuw polymeer maakt 3D-geprint zand supersterk

Onderzoekers van het Department of Energy van het Oak Ridge National Laboratory (ORNL) hebben een nieuw polymeer ontwikkeld om 3D­geprint silicazand te binden en te versterken. Het polymeer wordt toegevoegd bij binder jetting, een 3D­printmethode die wordt gebruikt in de industrie voor het maken van onderdelen. De studie demonstreert het principe met een 6,5 centimeter lang 3D­geprint bruggetje van zand, die 300 keer zijn eigen gewicht kan dragen. Het onderzoek werd in november gepubliceerd in Nature Communications.

Binder jetting is een 3D­printtechniek, waarbij poederdeeltjes met een vloeibaar bindmiddel met elkaar worden verbonden. Het bindmiddel, niet het poeder, komt uit de inktjet printkop. Het poederdek wordt na elke laag aangevuld. Het bindende polymeer geeft het bedrukte zand zijn sterkte. Het binder

jetting­printproces is naar verluidt goedkoper en sneller dan veel andere industriële 3D­printmethoden. Onderdelen die met binder jetting zijn gemaakt, zijn aanvankelijk poreus als ze uit het printbed worden verwijderd. Ze kunnen worden versterkt door het ontwerp te infiltreren met een soort

superlijmmateriaal, cyanoacrylaat. Die tweede stap zorgde voor een achtvoudige sterktetoename, waardoor de polymeerzandcomposiet sterker is dan alle andere en alle bekende bouwmaterialen, inclusief metselwerk. Onderdelen gevormd met conventionele bindmiddelen worden dichter gemaakt met

Een nieuw polymeer ontwikkeld in Oak Ridge National Laboratory versterkt zand voor additieve productietoepassingen. Een 3D-geprinte zandbrug van 6,5 centimeter, hield 300 keer zijn eigen gewicht vast (Foto: Dustin Gilmer/University of Tennessee, Knoxville)

geïnfiltreerde materialen, zoals superlijm, maar het Oak Ridge team gebruikte in plaats daarvan een nieuw ontwikkeld polyethyleenimine­ (PEI)bindmiddel. Dat verdubbelde de sterkte van het zand in vergelijking met conventionele bindmiddelen. De indrukwekkende sterkte van het PEI­bindmiddel komt volgens de onderzoekers voort uit de manier waarop het polymeer tijdens het uitharden reageert op binding met cyanoacrylaat.

Silicazand is een goedkoop, makkelijk verkrijgbaar materiaal dat in de auto­ en ruimtevaartsector in de belangstelling staat voor het maken van zandgietmatrijzen. Nadeel van de huidige zandgietmatrijzen is dat ze gevoelig zijn voor falen. Er zijn simpelweg sterkere zandmallen nodig.

Volgens de ORNL­onderzoekers maakt de nieuwe supersterke polymeerzandcomposiet het nu mogelijk om mallen met meer complexe geometrieën te fabriceren, wat de toepassingsmogelijkheden voor productie en constructie vergroot.

Meer bij ORNL>

Het onderzoek werd in november gepubliceerd in Nature Communications met de titel ‘Additive manufacturing of strong silica sand structures enabled by polyethyleneimine binder’. Het staat online>

5,6 & 7 april 2022

UTRECHT (WERKSPOORKATHEDRAAL)

De data en locatie van MaterialDistrict 2022 zijn bekend. Het evenement verhuist van maart naar 5,6 & 7 april 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

Oak Ridge National Laboratory scientist Tomonori Saito met een 3D-geprint zandkasteeltje bij DOE Manufacturing Demonstration Facility at ORNL (Foto: Carlos Jones/ORNL, U.S. Dept. of Energy)

In-situ nanoscopische waarnemingen van lokale corrosie in aluminiumlegeringen voor de luchtvaart

Decennialang is lokale corrosie van hogesterkte­aluminiumlegeringen indirect en via traditionele en afzonderlijk uitgevoerde elektrochemische, spectroscopische en microscopische technieken bestudeerd. De benaderingen die tot nu toe zijn toegepast, missen over het algemeen voldoende laterale en tijdresolutie om corrosie in een vroeg stadium te kunnen analyseren. Corrosie wordt namelijk geactiveerd op nanoscopische niveaus waar lokale en dynamische elektrochemische activiteiten door microstructurele heterogeniteiten wordt bepaald. Dat is de reden waarom tot op heden relevante theorieën met name tot stand zijn gekomen door het overbruggen en koppelen van afzonderlijk verkregen informatie en worden beschreven in eerder stochastische dan deterministische termen. Een gedetailleerd begrip van lokale corrosiemechanismen van complexe microstructuren is van cruciaal belang voor het ontwikkelen van betrouwbare en actieve corrosiebeschermingsstrategieën.

Lokale corrosie in AA2024­T3, de meest gebruikte aluminiumlegering in de luchtvaart, betreft ingewikkelde lokale degradatiefenomenen die voornamelijk plaatsvinden bij intermetallische deeltjes (IMs) die in de legeringsmatrix zijn gedispergeerd om de mechanische eigenschappen te verbeteren. Dit kan uiteindelijk leiden tot potentieel catastrofale putcorrosie en interkristallijne corrosie als het niet tijdig wordt waargenomen en beheerst.

Samen met traditionele analytische elektronenmicroscopie heeft dr. Ali Kosari de transmissie­elektronenmicroscoop in de vloeistoffase toegepast om

Figuur: Liquid-phase scanning TEM voor het onderzoeken van lokale corrosiedegradatie in aluminiumlegeringen in de luchtvaart, van oppervlakte-initiatie tot diepgaande verspreiding op nanoschaal.

(a) Driedimensionale reconstructie van de AA2024-T3 microstructuur die leidt tot gecompliceerde corrosie. (b) Schema van een vloeibare cel die wordt gebruikt voor TEM studies in de vloeistoffase. De voorbereide TEM-monsters worden overgebracht naar de zelfgemaakte vloeibare cel met behulp van een focused-ion-beam (FIB) gebaseerde procedure. (c) TEM-waarnemingen in bovenaanzicht worden geleverd door één kant van het TEM-monster te maskeren met 25 nm dik tetraethylorthosilicaat (TEOS). (d) Transversale scanning TEM-waarnemingen waarbij het TEM-monster is ingeklemd tussen twee 25 nm dikke lagen TEOS. De corrosieve oplossing is 0.01 M NaCl.

gecompliceerde corrosieprocessen in AA2024­T3 te bestuderen in een project onder leiding van prof. Arjan Mol, prof. Herman Terryn (Corrosietechnologie en Elektrochemie, Afdeling Materials Science and Engineering, Technische Universiteit Delft) en prof. Henny Zandbergen en dr. Frans Tichelaar (Afdeling Quantum Nanoscience, Kavli Institute

of Nanoscience, Technische Universiteit Delft). Door middel van een speciale en ingewikkelde, zelfgemaakte experimentele opstelling konden ze voor het eerst 'live' lokale corrosie­initiatie en ­propagatie bij verschillende IMs op nanoschaal waarnemen. Ze demonstreerden dat de intrinsieke elektrochemische stabiliteit van intermetallische verbindingen een

dominante factor is die de kinetiek van lokale IM­geïnduceerde corrosie bepaalt. Hun onderzoek richt zich op de vroege zelfcorrosie (selectief oplossen) van verschillende IMs en hoe dit fenomeen de resulterende lokale oplossingschemie beïnvloedt. Hiermee worden gedetailleerde mechanismen ontrafeld, die loka­

le corrosie van aluminiumlegeringen in de luchtvaart verklaren en aanknopingspunten bieden om de huidige mogelijkheden voor actieve bescherming van deze legeringen te verbeteren.

Ali Kosari verdedigde zijn dissertatie met als titel 'Corrosion and Corrosion

Inhibition Studies of Aerospace Aluminium Alloys at the Nanoscale using TEM Approaches' op 6 oktober 2021 aan de Technische Universiteit Delft.

Zijn dissertatie is online beschikbaar>

Onderzoek naar gepultrudeerde ‘vormgeheugen’ composieten

Onderzoekers van het Russische Skoltech instutuut (Moskou) hebben het vormgeheugengedrag onderzocht van een veelbelovend type composietmateriaal: glasvezelversterkte op epoxy gebaseerde platte laminaten, gemaakt met pultrusie. Pultrusie (profieltrekken), is een continue vormgevingstechniek waarbij een vezel, voorzien van een hars, door een matrijs wordt getrokken.

De bevindingen werden afgelopen november gepubliceerd in Composites Part

A: Applied Science and Manufacturing, onder de titel ‘Investigation into the effects of inter­ply sliding during double diafragma shaping for multi­layered biaxial non­crimp fabrics’.

Vormgeheugenpolymeren zijn materialen die hun oorspronkelijke vorm kunnen aannemen onder externe prikkels zoals temperatuur, licht, vocht, zuurgraad, elektriciteit of elektromagnetisch veld. Ze worden veel gebruikt in de lucht­ en ruimtevaart, biomedische en auto­industrie, maar ook in 4D­printen, temperatuursensoren en elektronische apparaten.

Vormgeheugenpolymeren worden vaak versterkt met koolstof­, basalt­ of glasvezels, wat resulteert in composietmaterialen met uitstekende eigenschappen. Voor de fabricage van vormgeheugenpolymeer­composiet wordt een aantal technieken gebruikt, waarvan de meeste redelijk goed bestudeerd zijn. Verrassend genoeg zijn er tot nu toe geen

Vormgeheugentesten van uitgeharde hars en gepultrudeerde composietmonsters: (a) Vervormd exemplaar van uitgeharde hars in de testopstelling na verwarming; (b) uitgeharde harsmonsters na vormfixatie; (c) uitgeharde harsmonsters na herstel van de vorm; d) vervormd monster van gepultrudeerd composiet in de testopstelling na verwarming; (e) geometrie van gepultrudeerd composietspecimen na vormfixatie in vergelijking met geometrie van de testopstelling; en (f) gepultrudeerd composietmonster na vormherstel (Bron: Roman Korotkov et al./Composites Part A: Applied Science and Manufacturing)

studies gedaan naar het vormgeheugeneffect in composieten geproduceerd door pultrusie ­ volgens Skoltech het meest efficiënte composietproductieproces dat beschikbaar is. Het is een snelle, veelzijdige en afvalarme technologie die mogelijk nieuwe soorten structurele componenten met vormgeheugen kan opleveren met eigenschappen, die onmogelijk via andere methoden te maken

zijn. De wetenschappers van Skoltech onderzochten het vormgeheugengedrag en de mechanische eigenschappen van op epoxy gebaseerde gepultrudeerde platte laminaten, versterkt met unidirectionele glasvezels. De resultaten tonen aan dat ze veelbelovend zijn voor structurele toepassingen.

Skoltech>

Dutch Design Week 2021

Elk jaar in oktober vindt in Eindhoven de Dutch Design Week (DDW) plaats. Het grootste designevenement van NoordEuropa presenteerde tussen 16 en 24 oktober het werk van ontwerpers, verdeeld over meer dan honderd locaties in de stad. Dutch Design Week (DDW) riep dit jaar met het thema The Greater Number op kritisch te kijken naar onze manier van produceren en consumeren. Op het grootste ontwerpfestival van Noord­Europa was te zien hoezeer ontwerpers bezig zijn met het vinden van de juiste balans, naar minder of naar meer maar beter. En ook dit jaar weer aandacht voor materiaalinnovaties, 3D­geprinte materialen en objecten, biomaterialen en vooral weer veel circulariteit.

Met Exploded View Beyond Building presenteerde Biobased Creations samen met 100 pioniers uit de wereld van circulair en biobased bouwen een levensgroot biobased huis

De MINI Vision Urbanaut presenteert een geheel nieuwe kijk op mobiliteit en een innovatieve visie op gebruik van ruimte

Biobased building

‘Maak kennis met de circulaire leefomgeving van de toekomst’ met deze boodschap presenteerde Biobased Creations tijdens de Dutch Design Week The Exploded View Beyond Building expositie. Het betreft om een huis dat volledig bestaat uit biobased materialen en is gebouwd met circulaire bouwmethoden. Er werd een groot aantal potentiële bouwmaterialen gepresenteerd die wel op grote schaal beschikbaar zijn, maar nog niet of nauwelijks worden gebruikt in de bouwwereld. Bijvoorbeeld materialen uit voedingsmiddelen, zeewier, (riool)water, aarde en paddenstoelmycelium.

The Exploded View Beyond Building komt voort uit een samenwerking van en onderzoek door bouwers, producenten, agrariërs, wetenschappers, designers, overheden, kennisinstituten, en kunstenaars die zijn verenigd in The Embassy of Circular & Biobased Building. Samen werken ze aan nieuwe perspectieven voor duurzaam (circulair en biobased) bouwen en wonen; een circulaire leefomgeving. Ze doen onderzoek naar de mogelijkheden van nieuwe biobased materialen met een hoge design­kwaliteit en circulaire bouwmethoden zoals losmaakbaarheid en modulariteit. Ook

bekijken ze hoe meer sectoren dan enkel alleen de bouwwereld, beïnvloed worden als er anders ontworpen en gebouwd gaat worden.

Meer bij The Embassy of Circular & Biobased Building> Buitengevel van de Biobased Building (DDW) met Nabasco 8010 biocomposiet-tegels van producent NPSP. De tegels zijn gemaakt zijn van rietmaaisel, cellulosevezels uit gerecycled toiletpapier dat op waterzuiveringsinstallaties teruggewonnen wordt uit rioolslib (Recell), onthardingskalk, een bijproduct uit het drinkwaterproces en een gedeeltelijke biohars gemaakt van restmaterialen uit de biodieselproductie. Natuurlijke kleurstoffen van blauwalg en indigo zijn in verschillende verhoudingen toegevoegd wat resulteert in uiteenlopende kleurschakeringen

Video rondleiding door de biobased building

Niet-dragende biobased scheidingswand

Tijdens de Dutch Design Week (DDW) was er aandacht voor een duurzame circulaire tussenwand van mycelium, ontwikkeld door Bob Geldermans, TU Delft Bouwkunde. De achtergrond van het werk van Geldermans was een concept dat architect John Habraken in de jaren zestig introduceerde. Zijn idee was dat bewoners zonder veel moeite zelf hun woning moeten kunnen indelen, afhankelijk van de fase in hun wooncarrière. Dit Open Bouwen­concept werd wereldwijd gewaardeerd, maar helaas zelden uitgevoerd. Bob Geldermans, gespecialiseerd in hergebruik en natuurlijke bouwmaterialen, wil daar verandering in brengen. Volgens hem passen demontabele, niet­dragende binnenwanden in woningen naadloos in het concept van Habraken. Woningen met zulke wanden zijn makkelijk aan te passen aan veranderende woonwensen en dat geldt ook voor utiliteitsgebouwen. Geldermans koos echter niet voor traditionele bouwmaterialen, maar wilde wanden ontwik­

kelen van circulaire en niet­schadelijke materialen om zo een bijdrage te leveren aan de verduurzaming in de bouw.

Vezels en schimmeldraden

In het laatste hoofdstuk van zijn proefschrift over demontabele scheidingswanden in woningen heeft hij een ontwerpvoorstel gemaakt voor een eenvoudige wandmodule bestaande uit twee zijpanelen en een opvulling met isolatiematerialen. Voor de zijpanelen zijn cellulose reststoffen ­ schone vezels uit onder meer de textielindustrie, de karton­ en papierindustrie en de landbouw ­ geschikt. Die worden al toegepast in verpakkingen en in meubels. Voor de isolatie gebruikte Geldermans mycelium, het netwerk van schimmeldraden. Deze schimmeldraden kunnen gecontroleerd groeien in mallen en ter versteviging vermengd worden met vezels uit de landbouw zonder dat toeslagstoffen nodig zijn.

Samen met oud­TU Delft­student Daan

Bruggink, oprichter van ecologisch architectenbureau ORGA Architect en gespecialiseerd in natuurlijk bouwen, ontwikkelde Geldermans een wandmodule met blokken van 40 x 60 cm. Het formaat van de blokken is overgenomen van makkelijk hanteerbare opvouwbare holle cassettes. De cassettes worden vervaardigd uit panelen en voorzien van U­profielen waarin de myceliumblokken worden geplaatst.

Het project kwam tot stand in samenwerking tussen Orga architect, Pluspunt, ECOR, Ekotex, Fairm, Quickpanell, CircuWall.

Het onderzoek van GeldermansSecuring Healthy Circular Material Flows In The Built Environment: The Case Of Indoor Partitioning - is online>

TUDelft>

Foto: TU Delft

3D-Printen met hout

Hout afval als een waardevolle alternatieve vezel. In het 3D Printing with Wood­project onderzocht Lorenzo Hoorn de mogelijkheden om synthetische vezels in 3D­geprinte plastic objecten te vervangen door hout. Met grote 3D­printers werd industrieel houtafval omgezet in unieke objecten met een duurzame boodschap.

Lorenzo Hoorn is een Nederlandse ontwerper die onlangs is afgestudeerd aan de master Integrated Product Design aan de TU/Delft. Zijn werk richt zich op het combineren van duurzaamheid, materialen en technologie.

Om grote objecten te kunnen printen van thermoplasten moet het materiaal versterkt worden met vezels. Dit zijn vaak synthetische vezels, gemaakt van glas of carbon. Dit onderzoek heeft de mogelijkheden onderzocht om in plaats daarvan natuurlijke vezels te gebruiken en wat de typische duurzaamheids­ en materiaaleigenschappen zijn van geprinte hout­plastic composieten. Voordeel van houtvezel is dat het een natuurlijke en veelvoorkomende vervan­

ger is voor synthetische vezels. Omdat de houtvezels van een industriële afvalstroom afkomstig zijn, zoals zaagafval, is de milieu­impact in vergelijking met synthetische vezels bijna nul. Daarbovenop komt nog, dat 60 ­ 70 procent van de samenstelling hout is, waardoor de hoeveelheid plastic materiaal ook nog eens kon worden gehalveerd.

De dissertatie van Lorenzo verscheen onder de titel ‘Exploring the possibilities of Large-Scale Additive Manufacturing With Wood-Plastic Composites.’ Het is online>

Meer bij DDW>

Foto: DDW

Radiolaria #1

Een 3D­geprinte stoel, gemaakt van één materiaal en die alle gewenste functionaliteiten in zich verenigt: flexibiliteit, aanpasbaarheid, stevigheid en stabiliteit. Productontwerper Lilian van Daal zoekt naar manieren om te innoveren door gebruik te maken van natuurwetten. Ze experimenteert met innovatieve technologieën en materialen om de natuur minutieus te imiteren.

De micro­organismen Radiolaria en Bryozoa zijn daarbij een belangrijke inspiratiebron. Radiolaria zijn eencellige organismen die als zoöplankton in de oceaan worden aangetroffen en hun naam ontlenen aan de radiale symme­

Foto’s boven en onder: DDW

trie van hun skeletachtige stekels. Dat principe heeft Van Daal toegepast door structuren te 3D­printen die op verschillende niveaus van flexibiliteit en comfort opleveren, speciaal bedoeld voor stoelen. En dat zonder gebruik te maken van verschillende soorten schuim, zoals gebruikelijk is bij gewone zachte stoelen.

Ze ontleende ook inspiratie aan zogenaamde Bryozoa: mosdieren die in tropische wateren en zoetwateromgevingen leven. Het rooster van verbindingen binnen Bryozoa­skeletten stond model voor een systeem van verbindingspunten voor de montage van de stoel zonder extra materialen zoals lijm. Het leidende principe in Radiolaria #1 is symmetrie, wat ook het belangrijkste kenmerk is van alle eencellige organismen. Radiolaria #1 werd geproduceerd door Oceanz 3D­printing, dat over geavanceerde machines beschikt waarmee structuren kunnen worden gemaakt die natuurlijke oplossingen voor duurzaamheid, flexibiliteit en connectiviteit op microscopisch niveau nabootsen. Het resultaat is een mix van technologie, design en natuur. Radiolaria #1 is overigens het vervolg op Van Daals afstudeerproject Biomimicry Soft Seating dat vier jaar geleden werd gepresenteerd. Sinds het allereerste Soft Seating­project zijn de productietijd en het energieverbruik beide met 50 procent terug gebracht door optimalisatie van het ontwerp. Daardoor passen alle elementen van één stoel in één productierun van de 3D­printmachine.

De Bond voor Materialenkennis (BvM) is een netwerk van experts op het gebied van materiaaltechnologie. Leden zijn onderzoekers en technici bij universiteiten, hogescholen, onderzoeksinstituten en de industrie. Het doel van de BvM is om kennis van de verwerking en toepassing van materialen te verspreiden, binnen en buiten het materialenveld.

De BvM initieert symposia, cursussen, technisch-wetenschappelijke publicaties, onderzoeksactiviteiten en bevordert de educatie in materialen. De totale aangeboden technologische kennis van ieder deelgebiedmetalen, kunststoffen, keramiek, biogebaseerde materialen, lasertechnologie, verbindingen, verftechnologie, reologie, tribologie, corrosie, warmtebehandelingstechniek, duurzaamheid en betrouwbaarheid - maakt de BvM een krachtige beroepsorganisatie in Nederland en België.

Voordelen van het lidmaatschap van de BvM:

 Gratis studentenlidmaatschap: Vertel het verder!

 BvM-leden genieten van het FEMS- en het EFC-lidmaatschap van de BvM

FEMS is de Federation of European Materials Societies

EFC is de European Federation of Corrosion

 Korting op activiteiten van de BvM

 Toegang tot een groot materialennetwerk

Kijk voor meer informatie en contact op de nieuwe website van de Bond voor Materialenkennis: https://www.bondvoormaterialenkennis.nl/

DDW>

Unito: CO 2 als grondstof

Wat kunnen ontwerpers doen aan CO2 in de atmosfeer? Dat is de vraag die Riel Bessai zichzelf stelde. Riel Bessai is een ontwerper uit Canada. Zijn werk richt zich op klimaatverandering, duurzaamheid en circulariteit. Afgelopen zomer studeerde hij af aan de TU Delft, Integrated Product Design op het project Unito­project. Hij onderzocht hij een concept waarin koolstofdioxide wordt beschouwd als een grondstof. Door dit in producten te gebruiken, wordt CO2 uit de atmosfeer gehaald en opgeslagen in functionele objecten voor de gebouwde omgeving.

Unito bestaat uit ‘koolstofopslagmodules’ die zijn opgebouwd uit koolstofnegatief bio­HDPE: elke eenheid slaat een kilo organische koolstof op die is afgeleid van drie kilo atmosferische CO2. Deze eenheden zijn met elkaar verbonden door connectoren, die vormvrijheid mogelijk maken om functionele objecten te construeren.

Unito is bedoeld voor een lange levensduur. De units zijn ontworpen om koolstof honderden jaren op te slaan, terwijl de geassembleerde objecten kunnen worden gedemonteerd en opnieuw naar wens in een andere configuratie worden gebruikt. Uiteindelijk kan het biopolymeer worden gerecycled of opgeslagen. Unito is vooralsnog een speculatief concept, volgens Bessai bedoeld om een discussie op gang te brengen over een wereld die is opgebouwd uit materiaal gemaakt van atmosferisch CO2 en over hoe ontwerpers een bijdrage kunnen leveren aan het bestrijden van de klimaatcrisis.

DDW>

Illustratie: TU Delft/DDW

WasteBasedGlazedBricks

StoneCycling is dit jaar een nieuwe samenwerking aangegaan met Studio Mixtura om een nieuwe reeks glazuren uit afval te ontwikkelen en die toe te passen op de al bestaande WasteBasedBricks van het bedrijf. Dat leverde een nieuwe collectie, volledig circulaire, geglazuurde stenen op ­ WasteBasedGlazedBricks ­ die zowel als volledige steen of geproduceerde steenstrip kunnen worden toegepast in gevels en binnenmuren. Ze werden gepresenteerd op de Dutch Design Week. StoneCycling maakt stenen van afval. Het bedrijf startte in 2013 met het idee bouwmaterialen, met name keramiek en glas te hergebruiken. Dat leidde tot een circulair productWasteBasedBricks.

Hoewel WasteBasedBricks gebaseerd zijn op een Cradle to Cradle­filosofie; esthetiek is ook belangrijk.

Sinds enige tijd heeft het bedrijf nieuwe steen­ en steenstrips in het WasteBasedBricks­oeuvre opgenomen: de Shine­serie: stenen met een aangebracht kleurtje. Voordat de stenen de oven in gaan, wordt een extra laagje Shine aangebracht, een mix van gerecycled glas en andere componenten. Dat levert een geglazuurd product op dat volgens de producent zorgt voor een levendig oppervlak, die een gevel vooral in het zonlicht een bijzondere uitstraling geeft.

De Shine stenen moeten worden gezien als een volgende stap in de richting van een breder spectrum aan geglazuurde producten. En zo startte dit jaar een nieuwe samenwerking met StoneCycling en Studio Mixtura om een reeks glazuren van afval te ontwikkelen.

Studio Mixtura werd in 2015 opgericht door ‘designchemicus’

Daria Biryukova met het doel om een slimme, nieuwe toepassing te vinden voor afval en secundaire grondstoffen. Het bedrijf helpt volgens eigen zeggen andere bedrijven en organisaties hun productiemethoden en afvalbeheer te herzien.

De activiteiten van StoneCycling en Studio Mixtura hebben inmiddels dus geleid tot een nieuw product: WasteBasedGlazedBricks. Bij de ontwikkeling van de glazuren werd samengewerkt met ABO Global, een bedrijf dat is gespecialiseerd in het valoriseren van bijproducten. Er werden afvalstromen gebruikt, met name van de metaal­ en glasindustrie, die doorgaans zeer beperkt hergebruikt kunnen worden en waarvan jaarlijks miljoenen tonnen vrijkomen. Uiteindelijk leidde dat tot zes glazuurkleuren ­ bruin, geel, blauw, wit, groen en aubergine­bruin ­ die worden toegepast op de al bestaande WasteBasedBricks en WasteBasedSlips van StoneCycling. Met deze glazuren van afval, zegt StoneCycling een volgende stap te hebben gezet met volledig circulaire, esthetische bouwmaterialen.

Project ‘WasteBasedGlazedBrick’ wordt ondersteund door het Stimuleringsfonds Creatieve Industrie: het cultuurfonds voor vormgeving, architectuur, digitale cultuur en alle mogelijke cross­overs.

StoneCycling WasteBasedGlazedBricks>

Studio Mixtura>

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

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

Video: Hoe werkt Enterprise Europe Network

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

Interested? contact hans.kamphuis@rvo.nl>

A French company in the childcare industry is looking for eco-friendly plastics and packaging suppliers or manufacturers

A French company in the childcare industry is looking for eco­friendly materials (recycled and bio­based materials) in plastics and packaging industries. The company researches solutions for future development to include in their range of products for babies. The company wants to establish technical cooperation agreement or manufacturing agreement.

Italian start-up is looking for a partner with chemical expertise for optimizing the production and colouring process of tiles obtained from recycled organic materials

An Italian start­up specialized in the production of biodegradable furniture items obtained from organic waste materials is looking for a partner for developing sustainable tiles and improving their colouring process, under research cooperation agreement. The partner should have chemical expertise, and would analyse the waste materials used in the tiles' production and colouring process, to help solve the issues facing the currently developed tiles, such as their resistance problems to humidity.

A Czech company is looking for suppliers of PET flakes, PET shredded preforms or PET fines from European single market countries

A Czech company focusing on separating plastic regranulates and shredded plastics is looking for a suppliers of PET flakes, shredded PET preforms or PET fines. They provide reliable and speedy service for sorting of hard­to­sort materials based on advanced technologies. Cooperation would be based on services agreement.

Italian industrial group in the packaging sector seeks innovative, green materials to increase sustainability of its products

An Italian industrial group, a world leader in the packaging sector, is looking for start­ups or scale­ups offering innovative technological materials solutions to be applied to the packaging field, preferably at TRL 7, to increase sustainability of its products. Partners will work together in co­development and go­to­market strategy under technical cooperation agreement. This request is part of an open innovation challenges programme.

Romanian company seeks raw materials for production of funeral monuments and home decorations under supplier agreements

A company based in Romania is looking for raw materials for carving ornate funeral monuments and interior/exterior vertical and horizontal decoration and design. The company is looking for international partners capable of providing granite, marble, travertine, chalk, and onyx, regardless of country of origin under supplier agreements.

De NVDO Sectie Techniek organiseert in samenwerking met de Bond voor Materialenkennis op donderdag 27 januaribij StorkThermeq in Hengelo;

“Biobased materialen; Wat betekent dat voorde Kennis over Onderhoud?”

In 2050moet Nederland volledig circulair zijn. Het gebruik van biobasedmaterialen zouo.a. kunnen bijdragen aan het verlagen van de CO2, maar waar moet je rekening mee houden wanneer jebiobased materialen gebruikt? Is er een groot verschil met ‘normale’ materialen met betrekking tot het gebruik, de veroudering en het onderhoud?

Programma(14.00-16.30 uur)

Ontvangst en Registratie

Welkom en Opening door de Dagvoorzitter; Jos Weekers; Senior Consultant bij Stork Asset Management Solutions en Voorzitter NVDO Sectie Techniek.

“Biobrandstoffenom energie op te wekken”

Martijn Hinderdael Senior Energy Consultant at Stork Thermeq

De vraag naar het gebruik van alternatieve (bio)brandstoffen wordt steeds groter. Bij installaties in verschillende industrieën zijn al aanpassingen gedaan om conventioneel gestookte stoomketels om te bouwen naar biobrandstof ketels. Zo’n transitie kan niet zomaar doorgevoerd worden. Martijn deelt de ervaringen bijtwee projectenen geeft inzicht in de keuzes die gemaakt zijn, de gevolgenvoor het onderhoud en inde succesfactoren voor een geslaagd biobrandstoffen project

Rondleiding Stork Thermeq en Netwerkpauze

Biologischafbreekbare smeermiddelen of Milieuvriendelijkeresmeermiddelen?

Kees Oskam Trainer/Consultant Van MeeuwenIndustries

Debehoefte aan biologische smeermiddelen wordt steeds groter, maarerzijn nog veel vragen over het gebruik. Kees geeft antwoord op:

-Wat zijn dit voor smeermiddelen en wat is de afbreekbaarheid hiervan?

-Wat zegt de wet-en regelgevinghierover?

-Welke schade brengteen conventioneel smeermiddel aanhet milieu?

-Kunnen wesmeermiddelen ook hergebruiken?

Inspiratie met het rode bankje

De Dagvoorzitterspreekt een senior-en juniorprofessionaluitde praktijk over de toepassing van biobased materialen. Hierin is er ruimte voor de zaal om gezamenlijk de dialoog aan te gaan Henk Jonkers onderzoekt de ontwikkeling van innovatieve, biobased en duurzame bouwmaterialen en is wetenschappelijk adviseur van TU Delft spin-off bedrijf Basilisk

Pablo Borkes richtte zich tijdens zijn afstudeerstage op de ontwikkeling van Grasfalt, eeninnovatief asfaltmengsel waarbij bitumen is vervangen door hetbiobased bindmiddel lignine dat afkomstig is uit olifantsgras

Aanmelden klik hier!

(*) Deelnemers kunnen aantonen dat ze Coronavrij zijn (via test, niet ouder dan 48 uur, of via de Corona Checkapp)

Meeting Materials 2021

Postponed to 5 April 2022, Noordwijkerhout

This year’s session topics will be:

• Engineering materials (including additive manufacturing and steel manufacturing)

• Sustainability

• Artificial Intelligence in materials modelling and manufacturing

• Advanced Materials Characterisation

• Metamaterials (4TU.HTM session)

Elevator Pitches

SMEs (MKB) or start­ups involved in materials development are invited to participate in the yearly Elevator Pitch session. An unique opportunity to catch the attention of a very diverse audience with a 90 seconds presentation.

What began in 1997 as an annual meeting for the Dutch materials science community, existing of a dozen researchers, students and industrial partners has blossomed into an invigorating event about innovations in materials. This year we again expect over 300 participants, representatives from SME’s to renowned industrial manufacturing companies, and from international universities and research institutes. This year the Program consists of interesting workshops and presentations and of course a lot of opportunities to expand your network.

M2i Meeting Materials 2021 is free of charge and open for everyone who is interested in materials development. The conference is an opportunity to learn about the latest insights and developments in the field of innovative and smart materials, along with ways in which these materials can stimulate economic progress and a sustainable society. This day is co­organized with 4TU.HTM and supported by the Bond voor Materialenkennis (BvM)

Registration for the new date will open mid January.

Exhibition of expertise

All participants in the Elevator Pitch session will get the chance to display their products and services in the central conference hall throughout the conference. Great opportunity to network with the audience.

Interested in joining the Elevator Pitch session? Please email your input to conference@m2i.nl>

More at M2i>

Meeting Materials 2019 (Foto: M2i)

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 december 2021. Voor de actuele stand van zaken: www.innovatievematerialen.nl

Solids 2022

16 ­ 17 februari 2022, Dortmund

Ulmer Betontage 2022

22 ­ 24 februari 2022, Ulm

JEC World 2022

8 ­ 10 maart 2022, Paris­Nord

BLE.CH 2022

8 ­ 10 maart 2022, Bern

ESEF 2022

15 ­ 18 maart 2022, Utrecht

Meeting Materials

4 ­ 5 april 2022, Noordwijkerhout

Material District

5 ­ 7 april 2022, Utrecht

Nordbygg 2022

26 ­ 29 april 2022, Stockholm

FIT Show 2022

10 ­ 12 mei 2022, Birmingham

Glasdag 2022

9 of 16 juni 2022, Leusden

SurfaceTechnology GERMANY, 21 ­ 23 juni 2022, Stuttgart

Ceramitec 2022

21 ­ 24 juni 2022, München

Glasstec 2022

20­ 23 september 2022, Düsseldorf

Bioceramics32

20 ­ 23 september 2022, Venetië

Holz 2022

11 ­ 15 oktober 2022, Basel

K Messe Düsseldorf

19 ­ 26 oktober 2022

EuroBLECH 2022, 25 ­ 28 oktober 2022, Hannover

VETECO 2022

15 ­ 18 november 2022, Frankfurt am Main

Münchener Forum Verbindungstechnologie 2022

23 ­ 24 november 2022, München

Fastener Fair Stuttgart

21 ­23 maart 2023, Stuttgart

Moulding Expo 2023

13 ­ 16 juni 2023, Stuttgart

Partec 2023

26 ­ 28 september 2023, Nürnburg

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.