2030

Foto: Sam Rentmeester

Foto: Sam Rentmeester

Over twintig jaar is functioneel polymer het slimste materiaal dat er bestaat, zegt dr. Kaspar Janssen ( Industrieel Ontwerpen).

“Polymeren mag je gerust plastic noemen, maar ik kijk liever naar materiaalsystemen. Functionele polymeren zijn slimme materialen die in staat zijn interacties met hun omgeving en met mensen aan te gaan. Er zijn drie types. Door de materiaalstructuur op atomaire schaal beïnvloeden, is het bijvoorbeeld bio-afbreekbaar te maken. Daar is tot nu toe veel aan gewerkt door zetmeel in te bouwen, wat afbreekt onder invloed van vocht en warmte. Daarnaast kun je plastics op moleculaire schaal functioneel maken door bijvoorbeeld piëzokristallen toe te voegen, waardoor er een stroompje doorheen kan lopen. De derde mogelijkheid ten slotte is een materiaal op microschaal te ontwerpen door textuur op het oppervlak aan te brengen. Zo kun je met microhaartjes een product waterafstotend maken, het lotuseffect noemen we dat.

Dit soort dingen is nu alleen nog maar mogelijk in het lab, maar ik denk dat het in de toekomst heel makkelijk zal worden om veel grotere oppervlaktes te vervaardigen. Een andere veelbelovende productiemethode is 3D printen. Het voordeel daarvan is dat je meer controle hebt over het materiaal. Plastics zetten altijd veel meer uit dan metalen of keramiek. Met 3D printen kun je die uitzettingscoëfficiënt heel precies bepalen. Ook kun je hiermee materialen produceren waarin meerdere functionaliteiten geïntegreerd zijn. Zoals doorzichtig plastic met lichtbanen erin, waarvan de lichtintensiteit verandert als je het aanraakt.

Ik denk dat die integratie van materialen met elektronica het belangrijkste onderzoeksveld voor de toekomst wordt. Ik zie voor me dat er allerlei producten komen – op je lichaam, in kleding, in je auto of in je kamer – die voortdurend allerlei dingen meten en in contact met elkaar staan: het internet of things. Denk aan kleding die actief koelt in een warme omgeving, gebouwen die met een slimme coating op de ramen selectief zonlicht kunnen toelaten en een afstandsbediening die van kleur verandert als hij opgeladen moet worden. Bij onze afdeling zijn we bezig om hier een toekomstvisie over te ontwikkelen.

Een uitdaging daarbij is om het energieprobleem van elektronica op te lossen, want het is heel onhandig om steeds batterijen te moeten vervangen. Met energy harvesting kun je bijvoorbeeld de energie van elke stap die je zet in je schoenzool opslaan en daarmee een accu opladen. Daarnaast zal de elektronica zelf nog flexibeler moeten worden. Als je rekbare chipjes wil, die naast elkaar in een stuk rubber zitten, dan moeten die elektrische verbindingen niet breken. Ik ben ervan overtuigd dat ook daar slimme trucs voor komen.”

Blijf op de hoogte van het onderzoek

Ontvang de Delft Integraal nieuwsbrief 4 keer per jaar