Met metalen nanodeeltjes naar een nieuwe generatie duurzame metalen

De schaarste aan grondstoffen is een grote uitdaging voor de moderne technologie. Dat geldt ook voor materialen in het algemeen en metalen in het bijzonder. Bovendien neemt de vraag naar metalen toe voor hoogtechnologische toepassingen als zonnepanelen, windturbines, computerchips en gsm’s. Metaalrecyclage en terugwinning van metalen uit afvalstromen kunnen oplossingen bieden, maar daarnaast moet ingezet worden op de verlenging van de levensduur van metalen producten en op een hogere materiaalefficiëntie.

De metaalindustrie spendeert miljarden aan de ontwikkeling van metalen legeringen voor nieuwe en performantere toepassingen. Aan de basis van het ontwerp van die ‘new generation’-metalen ligt nanotechnologie. Dankzij de kleine dimensies van nanomaterialen (een nanometer, afgekort als nm, is een miljardste van een meter) wordt hun gedrag gedomineerd door hun oppervlak. Daardoor vertonen ze nieuwe kenmerken, zoals verhoogde sterkte of chemische reactiviteit. VUB-onderzoeksgroep Electrochemical and Surface Engineering (SURF) lanceert met het NANOMET-project een technologieplatform dat de ontwikkeling van nieuwe en duurzame metaaloplossingen mogelijk maakt en faciliteert. De metalen nanodeeltjes die SURF-onderzoekers bestuderen binnen NANOMET vormen de sleutel naar baanbrekende innovaties in domeinen als energie, clean tech, IT & elektronica, gezondheid & biotechnologie.

Het doel van NANOMET is een kennisplatform uitbouwen over het gedrag van metaaloppervlakken (op nm-schaal) en nanodeeltjes in interactie met hun omgeving, en dit gesteund op de resultaten van fundamenteel en applicatiegedreven onderzoek. Deze kennis dient om nanostructuren te maken op maat van toepassingen, om zo bij te dragen tot de ontwikkeling van de volgende generatie hoog performante en multifunctionele metalen, met sterke nadruk op duurzaamheid.

SURF’s aanpak bestaat erin experimentele en modelleertechnieken te combineren. Het experimentele luik omvat: nanogestructureerde metalen oppervlakken produceren, hun samenstelling en structuur in kaart brengen en in-situ hun oppervlaktegedrag in verschillende omgevingen tot in het kleinste detail elektrochemisch onderzoeken. Tegelijk kunnen we vanuit deze kennis wiskundige modellen opstellen, die ertoe leiden dat we het gedrag van oppervlakken kunnen voorspellen en aansturen naargelang de gewenste eigenschappen en functionaliteiten.

Momenteel worden verschillende onderzoeksinitiatieven opgezet rond het thema duurzaamheid van metalen – zowel in de industrie als in de academische wereld. In dit domein is de SURF-onderzoeksgroep gestart met de ontwikkeling van zelfhelende en groene coatings om metalen te beschermen tegen corrosie met als doel de levensduur van een metalen product te verlengen met 50%. Zelfhelende coatings gedragen zich zoals onze huid: bij beschadiging kunnen ze zichzelf herstellen. Bij de groene coatings staat de zoektocht  naar een ecologisch verantwoorde manier van aanbrengen centraal. Dit groene concept wordt aan de industrie aangeboden via het nieuw opgerichte kenniscentrum “Capcoat” (www.capcoat.be).

Met haar expertise in nanomaterialen en elektrochemie heeft SURF ook haar intrede gemaakt in de energiesector, met name in het domein van de batterijen en brandstofcellen. In samenwerking met andere onderzoeksgroepen en bedrijven worden performante modellen ontwikkeld om hun prestaties op betrouwbare manier te voorspellen. De bijdrage van SURF in deze multidisciplinaire onderzoeksprojecten situeert zich op het niveau van de elektrochemische bouwstenen van systemen voor energieproductie en –opslag. Dan denken we aan (i) elektrochemische screening van elektrokatalysatoren, (ii) modelleren van ionentransportprocessen, bijvoorbeeld van zuurstofionen in vaste stof elektrolyten voor brandstofcellen, (iii) in kaart brengen van de chemische veroudering van elektrodematerialen, bijvoorbeeld in lithiumion batterijen …

Contact

SURF Research Group
Nanomet: Prof. H. Terryn
Head of Research group: Prof. A. Hubin
Vrije Universiteit Brussel
Pleinlaan 2 1050 Brussel
Building G - 5th floor
Phone: +32 (0)2 / 629.32.55
www.surfgroup.be 

Onderzoek aan de VUB

Zoek hier projecten, publicaties, onderzoekers, teams,...