Subsidies welkom voor rekbaar metaal en innovatieve hartkleppen /reageer

Subsidies welkom voor rekbaar metaal en innovatieve hartkleppen

Ruim twee ton konden dr. Anita Mol en dr.ir. Johan Hoefnagels van de TU Eindhoven eind december bijschrijven bij hun onderzoeksbudget. De toekenning van de Veni-subsidie van NWO vormt niet alleen de garantie voor een paar jaar onderzoek, maar ook een erkenning van het niveau van de nog jonge wetenschappers.

Gebruiksvoorwerpen

Zeg het woord ‘elektronica’ en veel mensen denken onwillekeurig aan een grote groene printplaat vol met elektronische componentjes. In de toekomst moet dat beeld echter drastisch worden bijgesteld. Technologische ontwikkelingen maken het mogelijk dat elektronica steeds meer in gebruiksvoorwerpen wordt geïntegreerd. Zoals flexibele beeldschermen of sensoren in kleding om belangrijke lichaamsfuncties in de gaten te houden. Of een bolvormige CCD-sensor die kan dienen als prothese voor het netvlies in het oog.

Bottleneck

“De truc die tot nu toe wordt onderzocht is het metaalspoor de vorm van een veer te geven”

Een belangrijke voorwaarde bij deze voorbeelden is dat ze vanwege hun functie niet alleen buigzaam maar ook oprekbaar moeten zijn. Voor sommige toepassingen tot wel twee keer de normale lengte. Lastig, want elektronica bevat in het algemeen geleidende banen van metaal. En metaal kun je maar zo’n één procent oprekken zonder dat het permanent vervormt.
“De truc die tot nu toe wordt onderzocht is het metaalspoor de vorm van een veer te geven”, vertelt Hoefnagels van de faculteit Werktuigbouwkunde. “Hierbij rekt de metaaldraad niet op, maar verbuigt hij.” Dit gaat in principe goed, totdat de twee materialen ergens loslaten en de spanningen zich vervolgens op die plaats concentreren. “De hechting tussen de metaalspoortjes en de polymerenmatrix is misschien wel de grootste bottleneck voor uitrekbare elektronica.”

Verankeren

 Metaalspoor in polymeerMet de Veni-subsidie op zak gaat Hoefnagels zich daarom richten op de vraag hoe je een laagje metaal beter in een polymeer kunt verankeren. Dat kan op microniveau door het aanbrengen van slimme structuren. In het platte vlak, maar ook in drie dimensies. Met een soort weerhaakjes bijvoorbeeld.
Hoefnagels: “Je kunt de hechting van twee materialen prima op chemische wijze verbeteren. Nadeel is dat je dat voor elke combinatie van materialen moet herhalen. Door de verankering op een mechanische manier op te lossen, heb je een methode die veel algemener toepasbaar is.”

Voor het experimentele gedeelte van zijn onderzoek bouwt Hoefnagels een meetapparaat dat een proefstuk (een dun vlies van polymeer met daarin ingebed de te testen metaalspoortjes) met behulp van vloeistofdruk vervormt. Het hele proces van vervorming wordt continu van bovenaf met een microscoop gefilmd. Het apparaat meet de rekken en spanningen in de metaalspoortjes die in verschillende richtingen optreden, maar ook de vervormingen uit het vlak. Hoefnagels deed hiermee al ervaring op tijdens een verblijf aan de Amerikaanse Harvard-universiteit.

Resultaten van de huidige experimenten, gecombineerd met simulaties van deze structuren, moeten de universitaire docent meer inzicht opleveren. Met steeds slimmere structuren wordt vervolgens de cyclus van experimenteren en simuleren herhaald. Het ultieme einddoel: betaalbare metaalspoortjes die effectief een uitstekende hechting opleveren.