Kunnen we slimme materialen en constructies ontwerpen met nieuwe geavanceerde eigenschappen?

120

Kunnen we slimme materialen en constructies ontwerpen met nieuwe geavanceerde eigenschappen?

Beschrijving

Het ontwerp van nieuwe materialen kan een enorme invloed op ons leven en onze leefomgeving hebben. Vanuit dit perspectief liggen er grote kansen voor bijvoorbeeld responsieve, adaptieve, zelfherstellende, hoogontwikkelde, energiebesparende en herbruikbare materialen. Ook is er behoefte aan materialen voor toepassingen onder extreme omstandigheden, zoals in de ruimtevaart en voor deep sea mining. Om dergelijke materialen te ontdekken, is een nieuwe ontwerpfilosofie nodig. Voortschrijdend inzicht in nanostructuren, nanofabricage en instrumenten voor nanokarakterisatie hebben engineering op kleine schaal mogelijk gemaakt. Tegelijkertijd is de focus van de materiaalwetenschap verschoven naar functionele materialen die een actieve functie vervullen. De uitdaging bestaat uit het combineren van materiaalonderzoek op verschillende schaalgrootten met de zoektocht naar actieve functies. Combinaties van geavanceerde computersimulaties en moderne experimentele technieken kunnen helpen om materialen op de tekentafel te ontwerpen, in plaats van proefondervindelijk te ontdekken.

Verbindend karakter

De komende jaren zullen slimme materialen steeds belangrijker worden voor een breed bereik aan technologieën, van geneeskunde tot informatica. De materialen van de toekomst zullen voortkomen uit samenwerkingen tussen wetenschappers uit een grote diversiteit aan expertisegebieden, zoals polymeren, composieten, halfgeleiders, biomaterialen en zachte materialen. Het Nederlandse materialenonderzoek in academische, toegepaste en publiek-private samenwerking staat internationaal zeer hoog aangeschreven. De maatschappelijke en economische kansen zijn groot, zoals onder andere kan worden opgemaakt uit de veelzijdige toepassingsmogelijkheden. Vragenstellers noemen onder andere slimme ramen die reageren op licht, zelfherstellende constructiematerialen, synthetische cellen, bio-elektronica die compatibel is met het menselijk lichaam, materialen voor opwekking, opslag en omzetting van energie, materialen die beschermen tegen ongelukken, aanvallen en aanslagen, materialen voor zelf-assemblerende nanomachines, materialen voor nieuwe geneesmiddelen, vouwbare oppervlakken die lichtgevend zijn of responsief, en materialen die reageren op klimatologische prikkels. Nieuwe materialen vormen de sleutel tot het beantwoorden van de grote maatschappelijke vragen op het gebied van energie, mobiliteit, gebouwde omgeving, communicatie, gezondheid, veiligheid en duurzaamheid, en zullen tot totaal onvoorziene producten in nog niet bestaande markten leiden.