IA Special november 2012 IA Special - RVO.nl Materials... · 2013-08-07 · Voorwoord IA Netwerk -...

IA SpecialAdvanced Materials

IA Special | november 2012

Advanced Materials

Inhoud04 | Voorwoord

• 04 | Special Advanced Materials• 05 | IA Seminar Advanced Materials

20.12.2012• 06 | Column: Self Healing Materials in

Nederland

07 | Israël• 07 | Smart materials in Israel

09 | Rusland• 09 | De Russische economie vraagt om meer

kennis en innovatie

12 | Brazilie• 12 | Onderzoek naar nieuwe materialen

in Brazilië

13 | Nederland

• 13 | Smart materials In Nederland: Van Fundamenteel Onderzoek naar Innovatieve Maatschappelijke Toepassingen

17 | EU• 17 | EU-beleid en smart materials

21 | Frankrijk• 21 | Frankrijk versterkt innovatievermogen in

materialen en nano-elektronica• 23 | SNECMA en ALBANY ontwikkelen

composiet motoronderdelen • 24 | Frankrijk zet in op hergebruik zeldzame

aardmetalen en zoekt naar diepzeemijnen

• 28 | Franse onderzoekers maken een unieke thermoharder met de eigenschappen van glas én rubber

29 | Duitsland• 29 | Het sluiten van de keten van slimme

materialen• 32 | 3.8 miljoen euro voor het ‘raam’ van de

toekomst uit Zwitserland.• 33 | Warmteopslag in Zeoliet-bolletjes

34 | Singapore• 34 | Ontwikkeling en toepassing van

intelligente en zelfherstellende materialen in Singapore

VoorwoordIA Netwerk - Den HaagSpecial Advanced Materials Geachtelezer,VooruligtdeIANetwerkSpecialAdvanced Materials.Begin2012werdalduidelijkdatdeNederlandsematerialenR&Dgemeenschapbelangstel-ling toondeomopeenaantaldeelterreinenrondbuitenlands materialenonderzoekenontwikke-lingennadertewordengeïnformeerd alsopstapnaarhetpakkenvankanseninhetbuitenland.Datheeft-in afstemmingmethetMinisterievanEconomischeZaken-geresulteerdindezespeciale publicatievanhetIANetwerk. De“rollingagenda”vandetopsectoren(HTSMenChemie,maarzelfsookenergie)kanzogevoedworden metideeënvoorR&Dsamenwerking,voorbusinessdevelopementeninvesteringsbevorde-ringen vooreigenR&Dplannen.DatisnietonbelangrijkwanthetbuitenlandwachtnietopNederlandalshetgaatomR&Denwerkenaanconcurrentieeninnovatievermogen.Succes isinzekerezineenproductvantalent,energieenfocus. DaaromzijndeInnovatieAttachészichgaanconcentrerenopdriespecifiekeenactueleR&DdeelterreinenwaarveelkansenenuitdagingenvoorNederlandliggen: dezelfhelendematerialen,dezeldzameaardmaterialenendeindustriëletextiel/composieten. Inbijgaandepublicatietreftu eenoverzichtvaninhetoogspringendeontwikke-lingen diewijgraagonderuw aandacht willenbrengen.DeInnovatieAttachésdieindenieuwelandenwaarhetIANetwerk-alsuitvloeiselvandestrategievanhetMinisterieEconomischeZaken-recentelijkactiefgeworden,hebbenookeeneerstebijdragegedaan.Hetgaatomkorteoflangere impressies van hetmaterialenonderzoekinbijvoorbeeldRusland,maarookBraziliëenIsraël.Mochtunahetlezenmeerwillenweten,aarzelnietomcontactoptenemen. ZoalsuzultmerkenmaakthetIANetwerkookveranderingenenversterkingendoor.TheoGroothuizenisdezezomerbegonneninSaoPaulo,

JelleNijdamditvoorjaarinNewDelhi,RobertThijsseninSanFrancisco,RogerKleinenbergisgestartinWashingtonDC.InRuslandisJoyceTenHolteraandeslaggegaanterwijlKasperNossentinTaiwantotuwdienststaat.DaarnaastishetnetwerkactiefinIsraël,metPaulJanseninTelAviv.MarcNellenisteruggkeerdnaarhetMinisterienaeenperiodevan4jaarinSanFrancisco. Afgelopenmeiheeft IAthuisbasiscollegaSebastiaanBerendse eenfunctieaanvaardbijK+V.Vooreenpassendevervullingvanvrijvallendetaken isgezorgd:per1oktoberisHansBoschgestart.Hijdoetdeinhoudelijkcoördinatievanditonderwerpendevoorbereidingvanhetseminar.HansischemischtechnoloogenwerkteeerderondermeervoordeR&DafdelingvanAkzo-NobelenmeerrecentelijkvoordeafdelingInnovatie-kredietenvanAGNL/Innovatie.DaarnaastisdeIAthuisbasis dekomendetijdook versterktmetdeinzetvan RoyPaulissen.Royis actiefbetrokkenbijhetandereonderwerpwaarhetnetwerkzichditnajaaropheeftgeconcentreerd:Smartgrids&energystorage.Voorditonderwerpverwijsikugraagnaardeanderespecialdiegelijktijdigverschijnt. Totslotnogdit: na8jaar werkzaam geweesttezijnvoorhetnetwerk,eerstals“tweede” man opdethuisbasisbijEZ endeafgelopen5jaaralsmanagervanhetnetwerk c.q.hoofdthuisba-sis bijEVD/AGNL -benik-alsuditleest-alper1november gestartalsManagerEUResearchfunding&InternationalprogrammesbijdeTUDelft.Vooreenpassendevervullingvanvrijval-lendetaken bijdethuisbasisvanIANetwerkwordtgezorgdmetalsdoeldedienstverleningvanhetIANetwerkaandedoelgroepenophetpeiltehoudenzoalsudatvanditnetwerkmagverwachten. Servaas Duterloo

4 | IA Special | november 20112

IA Seminar Advanced Materials 12 December 2012

InsamenwerkingmetDPI/M2i/NWOenIOPSHMorganiseerthetIANetwerkop12decembera.s.eenseminarmetinternationalesprekers.ToponderzoekersuithetbuitenlandgaannaastNederlandsesprekersinophunonderzoekenlichtendestatusvanR&DinhunlandophetgebiedvanAdvancedMaterialstoe.In3sessiesgaaninternationaleexpertshuninnovatieveexpertisedelenophetgebiedvanSelfHealingMaterials,technicaltextilesandcompositesen“specialuseofAdvancedmaterials”(zoalsdevervangingvanzeldzameaardmetaleninenergie-toepassingen).Ditseminarbiedtinformatieophet

gebiedvantechnologischeontwikkelingenenbiedttevenskansenvoorinnovatieveeninternati-onalesamenwerking.Dedagstaatondervoorzit-terschapvanTomPalstra,directeurZernikeInstituteofAdvancedMaterials.HetseminarvindtplaatsinhetWorldForuminDenHaag.

Meer informatieHansBosch

[email protected]

IA Thuisbasis - Den Haag

5 | Advanced Materials

mailto:[email protected]

professor Sybrand van der ZwaagScientificDirectorDelftCenterforMaterialsDirectorIOPprogramSelfHealingMaterials

Self Healing Materials in NederlandHetministerievanEconomischeZaken,LandbouwenInnovatiewillangdurigestrategischeR&D-samenwerkingtussenbedrijvenenpubliekgefinancierdekennisinstellingenopsleutel-gebiedenstimuleren.EenvandemiddelenomdittebereikenzijnInnovatiegerichteOnderzoeksprogramma’s(IOP’s).Eénvandelaatsteprogramma’s,ishetIOPSelfHealingMaterials(IOP-SHM),datopinitiatiefvanProf.dr.ir.S.vanderZwaagvandeTechnischeUniversiteitDelfteninopdrachtvanhetministerievanEconomischeZakenin2006isopgezet.

HetIOP-SHMhoudtzichbezigmetonderzoeknaarmaterialenmeteenzelfherstellendvermogenafkomstiguitde5belangrijkstetechnischemateriaalklassen:polymeren&composieten,metalen&keramischematerialen,beton&asfalt,coatings,enfunctionelematerialenzoalsbatterijenenmicro-elektronica.Momenteelparticiperen5Nederlandseuniversiteiten(Delft,Eindhoven,Twente,GroningenenNijmegen),TNO,NLRencirca65Nederlandsebedrijveninditprogramma.Sinds2006heeftditIOPal40onderzoeksprojectengefinancierdinsamenwerkingmethetaangeslotenbedrijfsleven.

Ookalishetprogrammapas6jaaractief,tochzijneraldiverseprojectresultatengoedopwegnaargrootschaligecommerciëleintroductie.Zoisereenzelfherstellendbetonontwik-keld,dezewordtgemengdmetbacteriën,zodrainhetbetonscheurtjesontstaanenvochtdoordringt,wordendebacteriënactief,hunafscheidingdichtdescheurtjesinhetbeton,corrosie/betonrotkrijgtgeenkans.OphetgebiedvanPolymeren&Composietenwordtveelonderzoekgedaannaarhetzelfherstellendvermogenvanpolymerenverbindingendoorverhittingofdooreentoevoegingdiebijvoorbeeldhetoppervlakteprofielhersteltendezelfdestevigheidbehoudt.Onzeolie-industrieiszeergeïnteresseerdinzelfherstellendolieleidingenendeproducentenvanwindenergiewillengraagmeewerkenaanonderzoeknaarzelfherstellendeoppervlaktecoatingsvoorhunwindmolens.BijonderzoeknaarzelfherstellendemetalenenkeramischematerialenzijndeIOPonderzoe-kerseringeslaagdnieuweSelfHealingconceptenvoorturbinebladenenstatischehogetemperatuurinstallatiesteontwikkelen.Erisnogeenlangewegtegaantotdetoepassingindepraktijk,maaralsweslagenindedoelstellingendanwordtenblijftNederlandeenwereldspeleropditgebiedvanhigh-techinstallaties.EengrootsuccesisdeuitrolvanhetzelfherstellendZOABasfalt,watinmiddelsalsproefvakop4plaatsenopdeNederlandsesnelwegenligt.DebelangstellingvanlocaleennationaleoverhedenisgrootenhetgedragvanhetnieuweSH-ZOABisbovenverwachting.

HetonderzoeknaarzelfherstellendeFunctionelematerialenstarttepasin2010enrichtzichopzelfherstellendebatterijen,solarcellsenoled’s.Deprojectenbevindenzichnoginhetfundamentelestadiummaarzijndesondanksleidendinhetvakgebied.

DesterkeNederlandsepositieinhetvakgebiedblijktookuithetsuccesbijdeEuropesefondswerving:allein2012toegekendeEuropeseprojectenopgebiedvanSelfHealingMaterialenstaanonderNederlandsecoördinatieofhebbeneenbelangrijkeinhoudelijkeNederlandseinbreng.

DegroteuitdagingvanhetIOP-SHMindekomendejarenisomonzeonderzoeksvoorsprongtevertaleninnieuweeconomischeactiviteitendieeenbijdrageleverenaandeNederlandseeconomie.Uwhulpdaarbijisvanhartewelkom,zonietcruciaal.

www.novam.lr.tudelft.nl

Column

Israël | Smart materials in Israel: Veel potentie in clean tech-materialen

Een staaltje Israëlisch vernuft betreft een coating die in 2018 op de James webb-telescoop de ruimte in zal gaan. Samen met de Nobelprijs in 2011 voor de quasikristallen van Dan Shechtman is dit een mijlpaal in de Israëlische materiaaltechnologie. De meeste materiaalontwikke-ling in Israël heeft betrekking op de opwekking van duurzame energie. Er liggen bijvoorbeeld veelbelovende toepassingen op het gebied van zonne-energie, brandstofcellen en piëzo-elektrische generatoren. De ruime aanwezigheid van durfkapitaal is een sterk punt in Israël, maar de commercialisatie van vindingen blijft desondanks tot nu toe wat achter.

Hetzwartstezwart.DatwordteenbelangrijkingrediëntomdeopvolgervandeHubbleruimtetelescoopuit1990teverbeteren.Dezeopvolger,deJamesWebb-infraroodtelescoop,gaatwaarschijnlijkin2018deruimtein.Detelescoopheeftalsmissiedeeerstesterrenstelselstevindendieontstaanzijnnadeoerknal.HetIsraëlischebedrijfAcktarAdvancedCoatingslevertdeAmerikaanseruimtevaartorganisatieNASAendedeEuropesependantESAdeoptischezwartecoatingdiedegevoeligetelescoopnodigheeftominfraroodteabsorberen.Daarmeekandeteles-coopinterferentie,dusverstorendeeffectenonderdrukken.Decoatingissterkabsorberendenheefteenzeerlagereflectie.Daarnaastiszijdun,goedhechtendenthermischstabiel.Acktargebruiktvoorhetaanbrengenvandecoatingvacuümdepositie.Dezetechniekzetonderdrukatoom-per-atoomofmolecuul-per-molecuullagenafopeensubstraat.

Nobelprijs voor quasi-kristallenIsraëlischeuniversiteitenzijnverophetgebiedvanmateriaalonderzoek.Ditkomtdeelsdoordatdeoverheidvan2006tot2011eenimpulsgafaandeontwikkelingvannanomaterialenennano-elek-

tronica.Dezedeelgebiedenkregenprioriteitomdathierbaanbrekende,commercieelaantrekkelijkeinnovatieswerdenverwacht.Voordezeprioritairegebiedenwerdeen‘fundingtriangle’opgezet.Overheidenuniversiteitenverhoogdenprivé-investeringen,waardoordezeinbrenguiteindelijkverdrievoudigde.OokwerdhetNanoFunctionalMaterialconsortiumgestichtdateenverdereimpulsmoetgevenaanhetnanomaterialen-onderzoek.In2011ontvingmateriaalwetenschap-perDanShechtmanvanhetTechnionInstituteofTechnologyinHaifadeNobelprijsvoorscheikun-de.In1982ontdektehijquasi-kristallen,eenmateriaalwaarinatomenschijnbaarregelmatiggeordendzijn,maarwaarininwerkelijkheidgeenstructureelherhalendpatrooninteherkennenis.Voordienwerddezeatoomstructuuronmogelijkgeacht.Materiaalwetenschappersonderzoekenquasi-kristallenomdatzehard,broosengladzijn.Eenandereinteressanteeigenschapishunslechteelektrischegeleiding,integenstellingtotdemeestemetalendieuitstekendegeleiderszijn.

Sterk in clean techIsraël’ssterkemarktvoordurfkapitaaljaagtdecommercialisatievantechnologischeinnovatiesaan.In2010trokIsraël170USDdurfkapitaalperhoofdvandebevolkingaan,bijna100dollarmeerdandeVerenigdeStatendiemet75dollaropdetweedeplekstaan.EensuccesvolresultaatvandieinvesteringenisCellEra,eenbedrijfwaarinonderandereVodafoneVenturesinvesteerde.Hetontwikkeltmembraan-brandstofcellen(PFM-FC)waarinhetgebruikelijkeplatinametzijnhogeensterkfluctuerendeprijsisvervangendoorminderkostbareelektrolytenoppolymeerbasis.DitzorgtervoordatCellErabrandstofcellentegenstabiellagerekostenkanrealiseren.Ditleverdehetbedrijfin2010en2012detitel‘GlobalCleantechtop100

Smart materials in Israel:Veel potentie in clean tech-materialen

Israël


Israël | Smart materials in Israel: Veel potentie in clean tech-materialen

company’op.Opdezecleantech-indexstaatIsraëlopdetweedeplekachterDenemarken.Hetlandontwikkeltgoedenieuwecleantech-kennis.Eenzwakkeplekishetcommercialiserenvandezekennistotpraktischtoepasbareinnovaties.HetMagnet-overheidsprogrammavandeOfficeoftheChiefScientiststeunthetconsor-tiumdoortweederdevanhetbenodigdeonderzoeksbudgetbeschikbaartestellenaanindustriëlepartijen.Academischepartnerskunnentotnegentigprocentfinancieringkrijgen.Hetconsortiumomvatachtindustriëlepartnersenvieracademischeinstituten.

Zonne-energieHetSolarEnergySolutions(SES)consor-tiummoetdecommercialiseringvandekennisoverzonne-energiestimuleren,zoalshetNanoFunctionalMaterialconsortiumdatheeftgedaanvoordenanotechnologie.HetSES-consortiumheeftdriewerkgroepenopgericht.Binnenelkeervanspeeltmateriaalonderzoekeenbelangrijkerol.Dewerkgroepdieonderzoekdoetnaaropkleurstoffengebaseerdezonnecellen(DSSC)probeerthetgebruikelijkeglastevervangendoorminderbreekbaar,lichterenflexibelermateriaaldanglas.Optieszijnbepaaldepolymeren,ofzeerdunglasmetdegewensteeigenschappen.Eenanderewerkgroepdoetonderzoeknaarthermi-schezonne-energie.Bijtemperaturenrondde750°Ckanzonne-energieefficiëntinelektriciteitwordenomgezet.Daarbijgaatwelenergieverlorenviawarmteverlies.Erzijnnoggeenabsorberendecoatingsdiebijdezetemperaturenkunnenfunctione-ren.OnderandereAcktar,HebrewUniversityinJeruzalemenTechnionnemendeelaandezewerkgroepwaarinfundamenteelonderzoekplaatsvindtnaarnieuwecoatingsdieditwelkunnen.Deaandachtgaatuitnaarabsorberendepigmenteninspinels;harde,glasachtigemineralen.Daarmeewillendebetrokke-nensterkabsorberendecoatingontwikke-lendieweiniglastvanwarmteverlieshebbenenzeerhittebestendigzijn.Erzijnnogongepubliceerderesultatenbekend,waarindezemethodeabsorptiewaardenvan94%bereikt.Hetstrevenisomdezewaardenaar96%tebrengen.

Een vierbaans autoweg van een kilometer met generatoren vijf centimeter onder het asfalt zou vierhonderd kilowattuur kunnen opwekken

Piëzo-elektrische generatorenTechnionheeftdaarnaasteensamenwer-kingsverbandmethetbedrijfInnowattech,gespecialiseerdinhetbenuttenvanenergiedieinbestaandeprocessenverlorengaat.Eenpiëzo-elektrischegeneratorzetverschilleninbeweging,gewicht,vibratieentemperatuurominduurzameenergie.Doordezegeneratorenbijvoorbeeldinasfaltteplaatsenkanenergiewordenopgewekt.Degeneratorbestaatuitpiëzo-elektrischekristallendieeenladingopbouwenalsermechanischestressophetmateriaalwordtuitgeoefend.Uiteraardishetdebedoelingdehoeveel-heidenergiediedegeneratorkanopwekkentemaximaliseren.Daarnaastzijndemechanischeeigenschappenvandegeneratorenbelangrijk;dezemogendewegbijvoorbeeldniet‘zachter’maken,waardoorauto’smeerenergienodigzoudenhebbenomzichvoortebewegen.Eenvierbaansautowegvaneenkilometermetgeneratorenvijfcentimeteronderhetasfaltzouvierhonderdkilowattuurkunnenopwekken.Datkomtovereenmetdeenergiebehoeftevanvijfhonderdhuishoudens.Deenergiekanaanhetelektriciteitsnetwordengeleverdofkandirectwegverlichting,stoplichtenenwaarschuwingsbordenvoeden.Degeneratorenkunnenookonderspoorstavenoftrottoirswordenaangebracht.Detechniekkanookdienstdoenomhetspoornetslimmertemaken.Ditzoueenzelfvoorzienendsysteemvoormetingvanbijvoorbeelddesnelheid,hetaantalwagonsendewieldiametervanrijdendetreinenmogelijkmaken.

Gefragmenteerde kennisNederlandheefteeninstituutvoormateriaalinnovatiewaarinoverheid,bedrijfslevenenkennisinstitutensamen-werken.Gezamenlijkproberenzeonderzoekenvalorisatieingoedebanenteleiden.Israëlkentgeenovereenkomstiginstituut.Demultidisciplinairemateriaal-kennisinhetlandisgefragmenteerd,maarwelbeschikbaarinveelverschillendedomeinen.Daaronderzijndefensie,mobiliteit,ruimtevaart,lifesciencesenhightech.Dekennisisaanwezigopuniversiteiten,binnenstart-upsenR&D-centravanmultinationals.Dezepartijenzettenhunkennisookgraaginhetbuitenlandin.

Meer informatiePaulJansen

Email: [email protected]

IA Israël


Rusland | De Russische economie vraagt om meer kennis en innovatieIsraël | Smart materials in Israel: Veel potentie in clean tech-materialen

Rusland

Innovatie Attaché in MoskouRuslandistoegevoegdaandelandenlijstvanhetnetwerkvanInnovatieAttachés.VanafditnajaarwordtdeNederlandseambassadeinMoskouversterktomtechnisch-wetenschappelijkeenstrategischesamenwerkingvoorenmetNederlandsebedrijven,kennisinstellingenenoverheidsorganisatiestebevorderenenomkansrijkeontwikkelingeninRuslandtevolgenophetgebiedvankenniseninnovatie.

Waarom Rusland?Ruslandiseenopkomendemarkt,kenteenenormerijkdomaangrondstoffenenbehoorttotEuropa,zijhetindeperiferie.Metruim140miljoeninwonersisheteenuitdagendemarktvoorNederlandseondernemers.NaarverwachtinggroeitdeRussischeeconomieditjaarmetongeveervierprocent.DerecenteWTO-toetredingzaldeeconomieoptermijntransparantermakenenhetzakendoenbetervoorspelbaar.VolgensexpertsleverthetWTO-lidmaatschapvanRuslandopkortetermijnzo’nviermiljardeuroopvoordeEU-landengezamenlijk.Ditkomtmetnamedoordatinvoertarievenverlaagdwordenenhandelsbarrièresverminderd.DoordeWTO-toetredingwordenRussischebedrijvenintoenemendemategeconfronteerdmetinternatio-naleconcurrentie.Ditdwingtzeommeerteinvesterenininnovatie.BovendienzetdeRussischeoverheidsterkinophetstimulerenvaninnovatievoortoekomstigeeconomischegroei.DatallesbiedtmogelijkhedenvoorNederlandsebedrijvenenkennisinstellingen.VandaardathetministerievanEconomischeZaken,LandbouwenInnovatieheeftbeslotenomeenInnovatieAttachéinMoskouteplaatsenomvoorNederlandbelangrijketechnologischeontwikkelingentevolgen,eennetwerkvanbelangrijkespelersoptebouwen,kansentesignalerenenteverzilveren.

Beleidsdoelstelling: meer private R&DDiversificatieenmoderniseringstaanalgeruimetijdhoogopdebeleidsagendainRuslandomdeeconomieminderafhankelijktemakenvanolieengas.Totdusverheeftdatnietveelresultaatgehad.Deoverheidrichtzichechterintoenemendemateopinnovatiealssleuteltotsuccesopdelangetermijn.Hetkoersbepalendebeleidsdocument‘StrategyofInnovationDevelopmentoftheRussianFederationfortheperioduntil2020(InnovativeRussia-2020)’steltalsdoelomdeR&D-uitgaventelatentoenementotdrieprocentvanhetBBPin2020.Deafgelopenjarenlagditcijferopnetietsmeerdanéénprocent.InabsolutetermenzijndeR&D-uitgavendeafgelopenjarenoverigensalflinkgestegen.

Russische R&D uitgaven, 2006-2010

2006 2007 2008 2009 2010

% / BBP 1,07 1,12 1,04 1,24 1,11

Mld. EUR 8,5 10,6 11,8 11,0 13,0

(Bron: EUROSTAT, 2011.)

HetstrevenisbovendienomdeverhoudingtussenpubliekenprivaatgefinancierdeR&Dtewijzigen.Hetoverheidsaandeelzoumoetenafnemenvan69procentin2010tot43procentin2020.OndanksdezeambitiezijndepubliekeR&D-uitgavenjuistforstoegenomendelaatstejaren;inabsolutetermenvan2,4miljardeuroin2006tot5,9miljardeuroin2010.Voor2012staateenbedragvan7,8miljardeuroopdefederalebegrotinggereserveerdvoorwetenschapenonderzoek,exclusiefdefensie-onderzoek.Volgensdeofficiëlestatistiekenbedroegin2010hetdoorhetbedrijfslevengefinancierdeR&D-aandeel0,63procentvanhetBBP.Indeperiode2006-2009lagditcijferrond0,7

De Russische economie vraagt om meer kennis en innovatie


Rusland | De Russische economie vraagt om meer kennis en innovatie

procent.HierbijdientechterrekeningtewordengehoudenmethetfeitdateengrootdeelvandezeR&D-uitgavenvoorrekeningkomtvaneenaantalgrotebedrijveninpubliekeigendom.

Prioriteiten Binnenhettechnisch-wetenschappelijkdomeinheeftdeRussischeoverheiddevolgendeprioriteitenbepaald:veiligheidenterrorismebestrijding,nanotechnolo-gie,ICT,lifesciences,defensie,milieutech-nologie,transportenruimtevaart,energie-efficiencyennucleairetechnolo-gie.MetdezeselectiezetdeoverheidzowelinopRussischetopsectorenzoalsICT,ruimtevaartennucleairetechnologie,alsopgebiedenwaarmaatschappelijkeuitdagingenliggen,zoalsveiligheid,lifesciencesenenergie-efficiency.

Sterkten en zwaktenOmtoteenmeerinnovatiegedreveneconomietekomenkanRuslandvoort-bouwenopeenaantalsterkten.Datzijneenhoogopleidingsniveaueneensterketechnisch-wetenschappelijketraditie,specifiekbinnendomeinenzoalsfysicaenwiskundeensectorenzoalsruimtevaart,energieennucleairetechnologie.Minderontwikkeldisdeinnovatie-activi-teitbinnenhetbedrijfsleven.Russischebedrijvenspenderenveelminderaaninnovatieinvergelijkingmethuninternationaleconcurrentenindezelfdesector.In2009wasslechts9,3procentvandeindustriëlebedrijvenactiefintechnolo-gieontwikkeling.DeRussischeeconomieproduceertweiniginnovatieveproductenendeonderzoeksinfrastructuurissterkverouderd.HetovergrotedeelvandeR&D-intensieveexportproductenbestaatuitruimtevaart-ennucleairetechnologieenmaterialen.RussischebedrijvenvoelenweinignoodzaakominR&DteinvesterenenhetR&D-klimaatisvoorverbeteringvatbaar.Ruslandstaatopde56steplaatsopdeGlobalInnovationIndex,tussenServiëenOman.Demeesteinnovatie-activiteitismomenteeltevindenindeautomobielin-dustrie,detelecommunicatie,lucht-enruimtevaart,dechemischeenpetrochemi-scheindustrie,dedefensie-industrie,deproductievaninstrumentenendescheepsbouw.

Innovatiebevordering binnen de staatsbedrijven

OmdeR&D-uitgaveninhetbedrijfsleventevergrotenrichtdeoverheidzichonderandereopdestaatsbedrijven.Deoverheidvoerteenactiefbeleidomgrotestaatsbe-drijventebewegenominnovatieprogram-ma’steontwikkelen.Dezeprogramma’shebbeneenlooptijdvanvijftotzevenjaarenmoetengerichtzijnopdeontwikkelingvannieuwetechnologieëneninnovatieveproductenendiensten.Inmiddelszijndeinnovatieprogramma’svan48staatsbedrij-venvastgesteld,goedvooreentotaleR&D-investeringvan105miljardeurotot2020.HetgrootstedeelkomtvoorrekeningvanGazpromenRussianRailways.

Innovatiebevordering binnen de onderwijs- en onderzoeksinstituten

DeafgelopenjarenheeftdeRussischeoverheideenhervormingvanhethogeronderwijssysteemdoorgevoerdmetalsdoelomderesearchactiviteitenvanuniversiteitenteversterkenenmeerintezettenopkennisvalorisatie.Bestaandeuniversiteitenzijnsamengevoegdtot‘FederalUniversities’omopdiemanierexpertisecentratecreëren.Defederaleuniversiteitenhebbenalstaakeenbijdrageteleverenaandesociaal-economischeontwikkelingvandeRussischeregio’sdooronderwijs,onderzoek,bedrijfslevenenmaatschappijdichterbijelkaartebrengen.Daarnaastisdoormiddelvaneencompeti-tiefselectieproceseennetwerkvan‘NationalResearchUniversities’gevormd.ZoweldeFederalUniversitiesalsdeNationalResearchUniversitiesontvangensubstantiëlebudgettenvandeoverheidomdekwaliteitvanonderwijsenonderzoekteverbeteren.Indeperiode2012totenmet2015isdeRussischeoverheidvanplanom450miljoeneurotespenderenaanhetstimulerenvandesamenwerkingtussenuniversiteitenenbedrijven.Subsidieswordenbeschikbaargesteldvoorhigh-techstart-upsgerichtophetcommercialiserenvanwetenschappelijkeonderzoeksresulta-ten.Alsvoorwaardegeldteenprivateco-investeringvanvijftigprocent.Desubsidieswordenverstrektopbasisvaneentenderprocedure.

Ineenpogingomdeheleinnovatieketenbijeentebrengen-vanfundamenteelonderzoektotdeproductievanprototypesvoorinnovatieveproducten-zijnerplannenomeennetwerkvanNationalResearchCenterstecreërenvoordehierbovengenoemdeprioritairegebieden.HeteerstepilotprojectdatmomenteelinuitvoeringisbetrefthetNationalResearchCentre‘KurchatovInstituut’;eensamen-voegingvanhetRussischeonderzoeksinsti-tuut‘Kurchatov’methetKonstantinovNuclearPhysicsInstitute,InstituteforHighEnergyPhysicsenInstituteforTheoreticalandExperimentalPhysics.Hetnieuweonderzoekscentrumzalzichgaanrichtenopnanotechnologieenenergie(productieenbesparing).

Versterking van de innovatie-infrastructuur

Deoverheidzetsteviginopversterkingenuitbreidingvandeinnovatie-infrastruc-tuur,onderanderedoorteinvestereninnieuweonderzoeksfaciliteiten.Hetmegascienceprogrammadatmomenteelinuitvoeringis,bevateenzestalgroteprojecten,waarvandriemetbuitenlandsepartnersencofinanciering:• TokamakIGNITORprojectaanhet

TroitskInstituteofInnovativeandThermonuclearResearch,samenmetItalië;

• NICAcollidorprojectaanhetJointInstituteforNuclearResearchinDubna,samenmeteenaantalGOSlandenenZuid-Afrika;

• NeutronresearchreactorPIKaanhetSt.PetersburgNuclearPhysicsInstitute,samenmetDuitsland.

Ruslandheeftgeïnvesteerdineenomvangrijknetwerkvantechnoparken,innovatiecentraenbusinessincubators.Ditnetwerkzalnogverderwordenuitgebreidviafederaleénregionaleoverheden.Ineenaantalregio’szijnSpecialEconomicZones(SEZ)voortechnologie-ontwikkelingingesteld:Sint-Petersburg,Tomsk,ZelenogradenDubna.BedrijvendiezichvestigenineenSEZkomeninaanmerkingvoorgunstigebelastingvoorwaardeneninvoerregelingen.


Rusland | De Russische economie vraagt om meer kennis en innovatieRusland | De Russische economie vraagt om meer kennis en innovatie

SkolkovoEénvandemeestinhetoogspringendepogingenomdeRussischeeconomietediversificerenentemoderniserenishetprojectSkolkovo;deRussischeambitieomeenSiliconValleytecreërenindebuurtvanMoskou.Skolkovobrengtwetenschap-pers,bedrijfsleveneninvesteerderssamenmetalsdoelominnovatiestotstandtebrengeninvijfprioritairesectoren:informatietechnologie,biomedischeindustrie,energie-efficiëntie,ruimtevaartennucleairetechnologie.Deinnovatiestadinwordingzalnaastonderzoekslaboratoriaeneenbedrijvenparkvoorhigh-techstart-upsookeenprivateonderzoeksuni-versiteitgaanhuisvesten:hetSkolkovoInstituteforScienceandTechnology(SkTech),datwordtopgezetinsamenwer-kingmethetMassachusettsInstituteofTechnology.OokSkolkovoisaangemerktalsSpecialEconomicZone.DiversegrotewestersebedrijvenzoalsSiemens,Cisco,NokiaenBoeingenRussischegigantenzoalsRosatom,GazpromenSberbankhebbeninvesteringeninhetprojecttoegezegd.VooralsnogwordtSkolkovonogvoorna-melijkuitpubliekemiddelengefinancierd,2,1miljardeurovoordeperiode2011totenmet2013.Ondanksvollepolitiekesteunenbijbeho-renderoyalefinancieringhoudendewetenschappelijkewereldenhetbedrijfs-leven,zowelnationaalalsinternationaal,nogenigeaarzelingomteinvestereninSkolkovo.Deredendaarvoorisonderanderedatheteentop-downopgelegdprojectismetnogweiniginhoudelijkerichting.

Internationale samenwerkingRuslandkijktooknaarhetbuitenlandomdemoderniseringendiversificatievandeeconomieteversnellen.Destrategie‘InnovativeRussia2020’benadrukthetbelangvaninternationalesamenwerkingoptechnisch-wetenschappelijkgebiedenbenoemteenaantalprioriteiten.DatzijnactievedeelnamevanRussischeonder-zoeksinstellingenenbedrijvenininternati-onaleR&Dprogramma’s,hettekenenvanbilateraleenmultilateraleovereenkom-sten,hetbiedenvanmeerondersteuningvoormobiliteitsprogramma’svoor

wetenschappersenhetcreërenvanincentivesominternationaleresearchcen-trainRuslandtevestigen.EenbelangrijkspeerpuntisdeintegratievanRuslandindeEuropeanResearchArea.Inhetverledenbeperktedeinternationalesamenwerkingzichvoornamelijktotfundamenteelonderzoek.DeRussischeoverheidzetnujuistvooralinoptoegepastonderzoekencommercialiseringvanonderzoeksresultaten.

Kansen voor NederlandGemeenschappelijkeprioriteitenencomplementairesterktenlijkeneenvruchtbarevoedingsbodemtebiedenvoorintensiveringvandekennisintensievesamenwerkingtussenbeidelanden.DaarwaarRuslandoverveelfundamentelewetenschappelijkekennisbeschiktenforsinzetophet(top-down)stimulerenvaninnovatie,biedtNederlandhetvermogentotcommercialiseringvandiekennis.DeWTO-toetredingzaldebilateralehandels-relatiesverderversterkenenRussischebedrijventotmeerinnovatieaanzetten.DeRussischeambitieomdeeconomieenhaarindustriëlebasistemoderniserenvergrootzoweldemarktpotentievoorNederlandsekennisintensieveindustriëleproductenendienstenalsdemogelijkhedenvoorR&D-samenwerkingmetRussischeonderzoeksinstitutenenbedrijven.

DenieuweInnovatieAttachégaatdezemogelijkhedendekomendejareninkaartbrengenenNederlandsebedrijvenenkennisinstellingenactiefondersteunenomkansenteverzilveren.Ruslandiseenlandwaardeoverheideenbelangrijkerolspeelt,waardoorhetaanbevelingverdientomintopsectorverbandgezamenlijkmetonderzoekers,ondernemersendeoverheid,de‘goudendriehoek’,naarRuslandoptetrekken.

Meer informatieJoyceTenHolter


IA Rusland


Brazilië

InleidingDe laatste dertig jaar heeft onderzoek naar nieuwe materialen in Brazilië een enorme vlucht genomen. Het heeft als onderzoeksthema aan betekenis en belangstel-ling gewonnen in de academische, professionele en industriële sectoren. In Brazilië zijn meer dan vijftigduizend laboratoria binnen kennisinstituten en bedrijven die zich met materiaalonderzoek en -ontwikkeling bezighouden. Ze zijn onderverdeeld in vijf categorieën: keramiek, polymeren, composieten, metalen en halfgeleiders.

Fundamenteelentoegepastmateriaalonderzoek,inBraziliëafgekortalsSME,iséénvandebelang-rijketechnisch-wetenschappelijkeonderzoeks-thema’sinhetland.Hetheeftdeindustrieveeltoonaangevenderesultatenopgeleverdindeautomobielindustrie,devliegtuigbouw,demaritiemesectorenbijvervoermiddelenzoalstreinenenbussen.Binnendezeindustrieënisgrotevraagnaarsterkere,lichtereenduurzamerematerialenzoalsmetaallegeringen,technischekunststoffencomposietenenhightechkeramiek.Naastdecommunicatietechnologieboektookdemedischetechnologiegrotevoortgangdankzijnieuwematerialenvoorapparatuur,gereedschap-penenbiocompatibeleorthesesenprotheses.

Biobased materialenSindsdejarentachtigheeftmateriaalonderzoekzichsteedssnellerontwikkelddoorondermeerdeoprichtingvandeorganisatieHumanResourcesforStrategicActivitiesinSupportofInnovation(RHAE)vandeNationalCouncilforScientificandTechnicaldevelopment(CNPq).Ookhetmateriaal-onderzoeksprogrammavanFundedStudiesandProjects(FINEP)enonderzoekprogramma’sophetgebiedvannanomaterialenhebbendaaraanbijgedragen.MededaardoorisBraziliëéénvandeinteressantstespelersophetgebiedvanbio-basedmaterialen.

Vooral publiek onderzoekNaastbelangrijkeacademischeinstitutenzoalsdeUniversiteitvanCampinas(Unicamp),CNPqenhetNationaalLaboratoriumvoorBioSciences(LNbio)isdeSaoCarlosAdvancedSchoolonMaterialsScienceandEngineering(UFSCar)heteerstetop-opleidingsinstituutvooronderzoeknaarnieuwematerialen.Vooralsnogzijndezeenanderepubliekepartijenverantwoordelijkvoorhetmerendeelvanhetstudiesnaarnieuwematerialen.

Brazilië één van de interessantste spelers op het gebied van bio-based materialen.

SlechtsweinigprivatepartijeninvestereninR&Dophetgebiedvannieuwematerialen,maarzezijnerwel.Voorbeeldenvanbedrijvendieeenleidenderolspeleninhetonderzoeknaarnieuwemateria-lenzijnPetrobras(fossielebrandstoffen),Braskem(biobrandstof )enEmbraer(composietmaterialen).AlsBraziliëeenpositieopdeinnovatieladderwilveroveren,danzaldeinspanningvanprivatepartijenmoetentoenemen.

Bronnen• www.lamav.usfcar.br

• http://www.lnbio.org.br/site/home.aspx

Meer informatieTheoGroothuizen


IA Brazilië

Onderzoek naar nieuwe materialen in Brazilië

Land | Artikel naamBrazilië | Onderzoek naar nieuwe materialen in Brazilië


http://www.lamav.usfcar.br/

The Netherlands | Artikel naamLand | Artikel naam Nederland | Smart materials in NederlandBrazilië | Onderzoek naar nieuwe materialen in Brazilië

Smart materials in Nederland : Van Fundamenteel Onderzoek naar Inno- vatieve Maatschappelijke Toepassingen

SamenvattingSmartMaterialszijnmaterialenmetspecifiekeeigenschappen,zodanigdatzereagerenopexternestimuli.Dezeexternestimulizijnbijvoorbeeldlicht,zuurtegraad,temperatuur,magnetischeveldenenmechani-schelading(mechanicalloads).Dereactiekanverschillenderesultatengeven,zoalsveranderingeninviscositeit,kleur,vormensamenstelling.InNederlandwordenSmartMaterialsgebruiktvoordiversetoepassingen.OpbasisvanSmartMaterialskunnennieuwematerialenwordensamengesteld.Daarnaastzijnertoepassingentevindenbinnendemedischetechnologie(vaccins,regenerativemedicine,hulpmid-delen,nanomedicineseninnovatievetoedieningsvormenvanmedicijnen),energieonderzoek(bijvoor-beeldbatterijenmetverbetereopslagcapaciteit),bouwenenwonen,deautomobielindustrie,lucht-enruimtevaartendeontwikkelingvannieuwetextielsoorten(vanbiochemischeinnovatiestotnieuweweefselsoorten).OokindezetoegepastegebiedenvindteractiefonderzoekplaatsophetgebiedvanSmartMaterials.OnderzoekophetgebiedvanslimmematerialenwordtinNederlandonderverdeeldinconstructiefmateriaalonderzoekenfunctioneelmateriaalonderzoek.Daarnaastkentmeneenonderver-delingnaarsoortmateriaal:metalen,polymerenencomposieten.Nederlandisopeenaantaldeelgebie-denbijzonderactiefenvoertdaarbijonderzoekuitopwereldniveau,zoalsself-healingmaterialsenbiomimeticmaterials(materialen,dielijkenopmaterialenuitdenatuur).

InleidingSmart Materials bestonden al in de tijd van de Romeinen. Aquaducten, gebouwen, en andere restanten uit die tijd getuigen hiervan: de betonconstructies waren zodanig, dat als er scheurtjes ontstonden, en het regenwater kwam in contact met de kalk, deze combinatie samen de schade weer netjes repareerden. Het is een voorbeeld van een antieke voorloper van Self-Healing materials. In Nederland is materiaalonder-zoek drie decennia geleden in een stroomversnelling gegaan. Onderzoek en toepassingen van Smart Materials in Nederland liggen zowel binnen de productinnovatie als binnen de proces- en dienstenin-novatie. Speerpunten daarbij zijn Self-Healing Materials, thermoplasten (kunststof dat bij sterke verhitting zacht wordt), nanotechnologie, en slimme polymeren. Het belang van maatschappelijke thema’s voor materiaalinnovatie is de afgelopen jaren verder toegenomen. Zuiniger omgaan met energie, schoon houden van het milieu, duurzaamheid, veiligheid en materiaalschaarste vormen belangrijke drijfveren achter fundamenteel onderzoek in de Smart Materials.

Nederland is een sterke internationale partner op het gebied van onderzoek naar slimme materialen en een actieve partner binnen Europese projecten. De drie Technische Universiteiten en Philips gaan daarbij voorop.

Onderzoek aan de Nederlandse Universiteiten

DeNederlandseUniversiteitenenKennisinstellingenzijnaktiefophetgebiedvanSmartMaterials.VooraldeTechnischeUniversiteitenlopenvooraaninhetdoenvanonderzoekenhetgevenvanonderwijshierin.

Smart Materials en Energie OnderzoekAandeTUDelftiseenonderzoeksgroep“MaterialenvoorEnergieconversieenOpslag”diezichvanuitdechemierichtopSmartMaterialsmetenergiealstoepassingsgebied.Prof.SchoonmanhieldzichreedsmetSmartMaterialsenEnergietoepassingenbezigavantlalettre.Hetonderzoekrichtzichopduurzameenergiebronnen,

Nederland


Nederland | Smart materials in Nederland

metnamevoorkleinschaligedecentraletoepassingen.GerelateerdonderzoekvindtplaatsonderleidingvanProf.Siebbeles.DitonderzoekrichtzichmetnameopaardendynamiekvanenergieopslagendestatusvanmoleculairematerialenmetpotentieletoepassingeninbijvoorbeeldLEDs,zonnecellenofnanoscalemolecu-laireelectronica.Hierbijwordenverschil-lendesoortenmaterialenbestudeerd,zoals(combinatiesvan)geconjugeerdepolyme-ren,discoticorganischematerialen,anorganischenanoparticlesenDNA.Ladingdragersenexcitons(eenexcitoniseengebondenelektron-gatpaarineenhalfgeleider)wordengeproduceerdindezematerialendoorirradiatiemethogeenergieelectronenoflaserpulses.BijhetonderzoekvanProf.Damligtdefocusophetvindenvanrelatiestussengroei,structuurenfysischemateriaaleigen-schappen.Hetonderzoekrichtzichopdeontwikkelingvanmaterialenvoorduurzametoepassingenophetgebiedvanenergie,zoalshydrogenesensoren,hydrogeneopslagmaterialen,hydrogenemembranen,slimmeramen,enfoto-ano-desvoorhetsplijtenvanwatermetsolarcellen.

Smart Materials en NanotechnologieHetKavliInstituutinNederlandiseenvooraanstaandInstituutophetgebiedvanNanotechnologie.OnderleidingvandirecteurProf.CeesDekker,doethetKavliInstituutonderzoekopdegebiedenbionanoscienceenQuantumnanoscience.Hetinstituutheeftalsdoeleenstimule-rendeomgevingtezijnvoorhetuitwisse-lenvanideeenenonderzoeksvoorstellen,ophetbredescalavannanowetenschap-penennanotechnologie.Denadrukligtopnieuweconceptontwikkelingenfunda-menteledoorbraken,varierendvansingle-moleculebiofysicatotquantuminformatieverwerkingmetnanoschaalapparatuur.HetInstituutbeschiktoverdenieuwstestate-of-the-artfaciliteiten,metnamevoornanofabricage.

Zeldzame Aardmetalen en hun Vervangers (Rare Earth and Replacements)

Eengebiedals“RareEarthandReplacements”isinNederlandinopkomst.Hetrichtzichopdevraaghoewemoeten

anticiperenopkomendematerialen-schaarsteenmanierenomvervangendematerialenhiervoortevinden,ofoponderzoekdatzichrichtopefficienterecyclingvanbestaandevoorwerpenenmaterialen.TNO,Sabic,PlatformMateriaalschaarsteenKennisplatformDuurzaamGrondstoffenbeheerzijnactievespelersinNederlandopditgebied.

Onderzoek bij Nederlandse Bedrijven

EenaantalgroteenkleineNederlandsebedrijvenenkennisinstellingenzijnaktiefophetgebiedvanSmartMaterials,vooralopdeonderwerpenSlimmeTextielsoorten,Self-healingmaterialsenmedischetechnologie.Terillustratienoemenwehierdriebedrijvenalssprekendevoorbeelden.

Slimme TextielsoortenTenCateAdvancedCompositesontwikkeltenvervaardigtthermoplastischeenthermohardende(thermoset)composiet-materialen,verbindingenensystemenvoorderuimtevaart-enluchtvaartindu-strie.Thermoplastenwordenmeerenmeertoegepastindevliegtuigindustrie.Thermosetwordtvoornamelijktoegepastinderuimtevaartindustrieendemilitaireluchtvaartsector.Inderuimtevaartgaathetombijvoorbeeldsatellieten,verkennings-voertuigenentelescopen.TenCateisdetoonaangevendeleveranciervanvoorgeïm-

pregneerdecomposietvezelsaandeNoord-Amerikaansesatellietindustrie.OokinEuropaisTenCateeenbelangrijkeleverancieraandezesector.Inderuimtevaartwordenhogeeisengesteldaanmateriaaleigenschappen.Ruimtevaart-ensatellietprogramma´szijnenormkostbaar.Compromissenbijdemateriaalkeuzezijnuitgesloten.ComposietenvanTenCatevoordezesatelliettoepassingenzijndimensionaalstabiel(maatvast)van-121°Ctot+121°C,bestandtegenatomairezuurstof,hebbeneenlageuitgassing,hogestijfheid,zijnbuitengewoonlichtenvochtbestendigenkunnenzwaarwordenbelast.Producentenvanradomes(radarbehuizing)willencomposietendieniet-geleidend(diëelek-trischzuiver)zijn.TenCateAdvancedCompositesbeschiktinNederlandendeVSoverdekoolstofvezelvrijeruimtesomdezematerialenzozuivermogelijktebewerken.

Dyneema DSMwerktaanSlimmeTextiel-soorten.MenzougraaghunnetwerkaaninternationaleR&Drelatiesversterkenofuitbreiden.DaarbijzoektDyneemaDSMmetnametextielinstitutenmeteenfocusopsupersterkevezels,marine&offshoreinstituten,bedrijveninperformancekleiding(sport,leisure,wert),supersterkevezelkennisinstituten,hybridecarboncomposietinstituten,radomes,militaryinstitutesinarmorencomposites,en

Space, Copyright Ten Cate BV, 2012.


Nederland | Smart materials in NederlandNederland | Smart materials in Nederland

aerospaceenaviation.Tenaanzienvaninformatierondinternationalestrategi-scheonderzoekskeuzeninsmartmaterials,potentiëlemarkten,spelersen/oftechnologieontwikkelingen,richtdeaandachtvanDyneemaDSMzichoparmormaterialen,heavyropes(offshore,cranes,steelwirereplacement,chains)ennieuwesterkevezels,carbonvezelsenhybridesupervezels.

Self-healing MaterialsSupraPolixBViseenMKBenwerktmetnameophetgebiedvanself-healingmaterialsvoorcoatings,cosmetica,biomedischematerialen,adhesievenenonderdelen.Temperatuurofschadevormendetriggersomzichzelfterepare-ren.Hetiseenintrinsiekeeigenschapvanhetmateriaal,waarbijgeenadditionelechemicalienofanderestoffenaantepaskomen.Hetiseensuccesvolprocedee.SupraPolixzougraagincontactkomenmetnieuweinternationalepartnersvoorhetverderontwikkelenvanself-healingconceptsenomnieuwetoepassingsgebie-denteverkennen.

Innovatiebeleid in NederlandIn2011zijnderoadmapsvoordeTopsectorengeschreven.SmartMaterialskomtalsonderwerpvoorbinnendeTopsectorHighTechSystems&MaterialsendeTopsectorChemie.DaarnaastzijnertoepassingenvanSmartMaterialsterugtevindenbinnendeTopsectorenLifeSciences&Health(zoalsvaccinontwikke-ling)enFood(bijvoorbeeldslimmeverpakkingswijzen).VoordeTopsectorHighTechSystems&MaterialsligtdefocusbinnenNederlandophetontwerpen,ontwikkelenenmakenvanhightechequipmentenmicro/nanocomponenten.SmartMaterialsdeelteenaantalkarakteristiekeeigenschappenwaaraandesystemenmoetenvoldoen:zezijnintelligent(embeddedsystemen,software,sensors),nauwkeurig(nanoelec-tronica,highprecisionmanufacturing)enefficiënt(mechatronica).Kennisophetgebiedvanmaterialenenfotonica/opticaspeelthierbijeensteedsbelangrijkererol.ICTmaakteenintegraalonderdeeluitvandeontwikkelingeninditveld.Detopsectorhightechishiermeeeenbelangrijke

“enabler”voorveelanderetoepassingssec-torenzoalsenergie,chemie,lifesciencesenfood.BinnendeTopsectorHTSMligtvoorSmartMaterialsdenadrukophetontwikkelenvanveiligeenbetaalbareeco-innovatievematerialenombijvoorbeeldeengezondbinnenklimaattecreeren.Aangezieneralveelacademischepartnersactiefzijn,ishetprogrammaopzoeknaarindustrielepartners.Erzullenprojectenwordenuitgevoerdmetverschillendepartnersaanboord,waarbijdevoorkeuruitgaatnaarpartnersdieineenvaluechainbetrokkenzijnengelijkgestemdeonderzoeksinteres-senhebben.

DeTopsectorChemievoorzietineenzelfstandigTKISmartPolymericMaterials(TKISPM).Deambitieisalsvolgtgedefinieerd:‘In 2050 the Netherlands is a top 3 global producer of smart materials. Companies in the Netherlands produce creative and innovative products with high added value: materials for energy storage and catalysts from widely available and accessible sources instead of rare metals. Plastics are lightweight, self-healing, self-cleaning and can be fully recycled. Furthermore, for the production of these and other organic materials mainly biomass-based raw materials will be used’HetTKISPMzalmetnameprecompetitiefonderzoekverrichten.Hetbestaatuiteennetwerkvanbedrijvenenkennisinstellin-gen.HetTKISPMissterkverankerdbinnendeEuregioNederland,Belgie,Duitsland,waarveelstart-upsenMKB-ersdeelnemen.HetisdewensvanhetTKISPMomnieuweinternationalesamenwerkingspartnerstevinden,inhetbijzonderbedrijven,kennisinstellingenenoverhedenuitBrazilieenChina.

Bedrijvenenkennisinstellingenzoudenvandeoverheidindetoekomstnogmeeraandachtwillenvragenvooreenbetereafstemmingvandeheleketenvanontwerpers,ontwikkelaarsenproducenten.

Europese Onderzoeksprogramma’s voor materiaalonderzoek

BinnenhetEuropeseKaderprogrammavoorOnderzoekenTechnologischeOntwikkelingKP7valtSmartMaterials

grotendeelsonderhetthema“Nanosciences,nanotechnologies,materialsandnewproductiontechnolo-gies”(NMP).Hetonderzoekrichtzichopproductenmeteenhogetoegevoegdewaardeendedaarbijbehorendeprocessenentechnologieën,waarbijdefocusligtopklantgerichtetoepassingenmaken.Devoorkeurgaatuitnaarprojectenmetmulti-sectoraletoepassingen.Verderiserookuitgebreideaandachtvoordeintegratievannanotechnologieinmateriaalwetenschappen,ontwerpmetho-diekenennieuweproductiemethodeninallesectorenvandeindustrie.Totenmet2010werdbinnenhetthemaNMPintotaal1,8miljardeurofinancieringgegevenaan461projecten.Nederlanddeedmeeaan156projecten,vooreenbedragvan89miljoeneuro.Westaandaarmeeopeenzevendeplaats.Duitslandontvinghetgrootsteaandeel(379miljoeneuro),gevolgddoorItalie,hetVerenigdKoninkrijk,Spanje,FrankrijkenZwitserland.

Met dank aanDeheerSywertBrongersma(HolstCenter),JoopSchoonman(TUDelft),BernardDam(TUDelft),LaurensSiebbeles(TUDelft),BorisDuijneveld(MUDprojects),PetervandenBerg(AgentschapNL),GertBos(AgentschapNL)enJaapdeCarpentierWolf(TenCate).

Bronnen• www.agentschapnl.nl

• www.m2i.nl(TopInstituteM2I)

• www.polymers.nl(TopInstituteDPI)

• www.top-sectoren.nl/chemie

• www.top-sectoren.nl/hightech

• www.top-sectoren.nl/lifesciences

• www.top-sectoren.nl/agrofood

• www.agentschapnl.nl/sites/default/files/bijlagen/

Nederland_in_KP7_2011_0.pdf

• www.tencate.nl

• www.holstcentre.com

• www.mud-projects.com

• kavli.tudelft.nl

Meer informatieConchitaCallant,PetervandenBerg

www.nlinnovatie.nl

Nederland


http://www.agentschapnl.nl

http://www.m2i.nl

http://www.polymers.nl

http://www.top-sectoren.nl/chemie www.top-sectoren.nl/hightech

http://www.top-sectoren.nl/chemie www.top-sectoren.nl/hightech

http://www.top-sectoren.nl/lifesciences

http://www.top-sectoren.nl/agrofood

http://www.agentschapnl.nl/sites/default/files/bijlagen/Nederland_in_KP7_2011_0.pdf

http://www.agentschapnl.nl/sites/default/files/bijlagen/Nederland_in_KP7_2011_0.pdf

http://www.tencate.nl

http://www.holstcentre.com

http://www.mud-projects.com

http://kavli.tudelft.nl

Land | Artikel naamNederland | smart materials in Nederland : Van Fundamenteel Onderzoek naar Innovatieve Maatschappelijke Toepassingen

Kennisinstelling (Prof. Dr. Sywert Brongersma, TNO / Holst Centre / IMEC)

Openinnovatievoorminiatuurlow-powersensorsystemen

HolstCentreiseenopeninnovatieonderzoekscentrummettweeprogram-ma-lijnen,WirelessAutonomousTransducerSolutions(WATS)enSystemsinFoil(SiF),waardewereldenvanhighperformanceSiliconenflexibeleelectronicabijelkaarkomen.Hetbiedteenecosysteemvoorindustrieenacademischepartnersomsamentewerkenaansharedonderzoeksuitdagin-genuitvoorafgedefinieerderoadmaps.Lowpowerwirelesssensorsystemenkunnendefysischeenchemische

conditiesmonitoren,eninitiereneenafgestemderesponsealsreactieopexternestimuliindienditnodigis.Zezijnonmisbaarvooreenwijdscalaaancommercieleenindustrieletoepassin-gen,diemoeilijkzoudenzijnterealise-renofeenstukduurderzoudenkosten

wanneermenwiredsystemenzougebruiken.Hununiekeeigenschappenzijno.a.eenkleineformfactor,beperkteenergieconsumptie(<100W),enindiengewenstimplementatieineendyna-mischwirelessnetworktopology.

Holst toepasssing wireless sensors

MUD projects (MKB) over recycling materialen

SmartMaterialsenAfvalmaterialen

ErontstaatbinnenmateriaalonderzoekeencombinatievanSmartMaterialsenhetslimhergebruikenvanafvalmateria-len.Hetprincipevanarchitectuurmetafvalisdatjegebruikmaaktinjeontwerpvanmaterialendiealvoorhandenzijn.Jespeeltmetdevorm,materiaaleigen-schappenenkleuren,enjekomtzototnieuweinzichten,vormenentoepassin-gen.Doordematerialenteslimtebewerken,kunnendegebruiktematerialennieuwetoepassingenkrijgen.Hetiseenbenaderingwaarsmartmaterialsinspirerentotnieuwherge-bruikvanbestaandevoorwerpen.Duurzaamheidstaathierbijcentraal.BorisDuijneveldvanhetMKBMUDprojectsisstedelijkinterieurarchitectofUrbanCityDesignerenrichtzichopontwerpenvannieuwevoorwerpenmethergebruiktematerialen.Alsstedelijkinterieurarchitectishetdaarbijvoorhemeenuitdagingomhetmateriaalen

hetvoorwerpzoteveranderen,datdetweedetoepassingnietsmeertemakenheeftmetdecontextwaarhetvoorwerpinbeginselvoorwasgemaakt.

Veevoersilo herbruikt tot hide-outVeevoersilo herbruikt tot kast

Veevoersilo herbruikt tot woonunitVeevoersilo herbruikt tot bar


The Netherlands | Artikel naamLand | Artikel naamNederland | smart materials in Nederland : Van Fundamenteel Onderzoek naar Innovatieve Maatschappelijke Toepassingen EU | EU-beleid en smart materials

SamenvattingNederlandzetindetoekomstinopgrootschaligeproductievansmartmaterials.DezewereldwijdegroeiendemarktiszeeraantrekkelijkvoorkennisinstellingenenbedrijvenindeEuropeseUnie(EU).ZowelinhetZevendeKaderprogramma(2007-2013)alsHorizon2020gaataandachtuitnaaronderzoek,technolo-gischeontwikkelingeninnovatieophetgebiedvansmartmaterials.VerschillendevoorbeeldenvanNederlandseuniversiteitenlatenziendatNederlandtotophedenzeeractiefisindezeveelzijdigesector.TenbehoevevanhetvergrotenvanhetconcurrentievermogenvandeEUzetdeEuropeseCommissieinHorizon2020meerinopinnovatie.Toepassingenmoetendaarvooreenbijdrageleverenaandeverschil-lendemaatschappelijkeuitdagingen.Nanotechnologieendeontwikkelingvangeavanceerdematerialenwordeninditlichtbeschouwdalszogenoemde‘sleuteltechnologieën’.OmdezetoepassingenterealiserenkomtzowelEU-geldbeschikbaarvooronderzoeksprojectenalsterondersteuningvanmarktintroductie.

VanuitdeTopsectorChemieishetdeambitieomin2050totdemondialetopdrievanproducentenvansmartmaterials(slimmematerialen)tebehoren.(1)Ditzijnmaterialenofconstructiesvanmaterialendiereagerenopprikkelsvanuitdeomgeving,zoalstemperatuur,licht,zuurgraad,magnetismeofmechanischebelasting.Daardoorkunnensmartmaterialsvanvormofeigenschapveranderen.Ditbrengtallerleitoepassingenbinnenbereik,bijvoorbeeldindegezondheids-zorg,transport,bouwencommunicatie.Dankzijhetbredescalaaantoepassingenisdemarktvooreindproducentendiegebruikmakenvansmartmaterialsdeafgelopenjarenaanzienlijkgegroeid.BCCResearch,gespecialiseerdinmarktonderzoekophetgebiedvantechnologie,maakteinmei2011bekenddatdewereldwijdemarktvoorsmartmaterialstussen2010en2016naarschattingzalverdubbelennaareenwaardevan40miljarddollarmeteenjaarlijksgroeipercentagevan13procent.(2)NietvoornietszettenNederlandendeEUdusinophetstimulerenvanonderzoeknaarenhettoepassenvansmartmaterials.InhethuidigeZevendeKaderprogramma(2007-2013)enhetvolgendeonderzoeks-eninnovatieprogrammaHorizon2020(2014-2020)isdaaromookzekeraandachtvoorslimmematerialen.VerschillendeinitiatieveneninstrumentenopEuropeesniveaukunnendaarvooreenmeerwaardebiedenaankennisinstellingenenbedrijvendiesmartmaterialswillenontwikkelenenvermarkten.

Zevende Kaderprogramma (2007-2013)InhetZevendeKaderprogrammavoorOnderzoekenTechnologischeOntwikkeling(KP7)vormenNano-sciences,Nanotechnologies,MaterialsandnewProductionTechnologies(NMP)samenéénvandetienthema’swaarbinnenkennisinstellingenenbedrijveninEuropafinancieringkunnenkrijgenvooronderzoek.DeEuropeseCommissie(EC)heeftongeveer3,5miljardeurovoorditthemagereser-veerd.NMPbestaatuitdrieonderdelen.Heteersteonderdeelbetreftmateriaalonderzoeken-ontwik-keling.Hettweederichtzichopdemulti-sectoraletoepassingvaninnovatievematerialenenhetsamenbrengenvanactorenuitdeonderzoekswe-reldenhetbedrijfsleven.Totslotiseraandachtvoordeintegratievannanotechnologiemetmateriaalwetenschappenenhetontwikkelenvannieuweontwerp-enproductiemethodenenhetverbeterendaarvan.Onderzoekmoetinditthemaaansluitenbijuitdagingenophetgebiedvanenergie-efficiëntie,gezondheidenconcurrentie-vermogenvandeindustrieinEuropa.

Eénvandesubthema’sbinnenhethuidigewerkprogrammavoorNMPbetreftzelfherstellendematerialen,diezichminofmeerzelfstandigkunnenherstellenvanbeschadigingen.Dankzijdelangerelevensduurzijndezematerialennietalleenveiligermaarookduurzaam.(3)Nederlandheeftsinds2006voordezecategoriebinnensmartmaterialshetInnovatiegerichte

EU-beleid en smart materials

EU


EU | EU-beleid en smart materials

Onderzoeksprogramma(IOP)‘SelfHealingMaterials’opgericht.Ditiseensamenwer-kingsverbandtussenvijfNederlandseuniversiteitenencirca65bedrijven.Zeconcentrerenzichopverschillendemateriaalklassen,zoalsplastics,composie-ten,coatingsenmaterialenvoorenergie-opwekkingen-opslag.(4)DitIOPheeftreedszijnvruchtenafgeworpen.ZoheeftdeTUDelftdrieKP7-projectenbinnenge-haaldophetgebiedvanthermischebeschermingscoatingsvoorturbinebladen,zelfherstellenderubberachtigematerialenenzelfhelendbeton.VerderneemtdezeuniversiteitookdeelaaneenMarieCurie-project,waarindeaandachtisgevestigdopmarktintroductievanzelfherstellendematerialenenuitwisselingvanjongeonderzoekers.MarieCurie-actieszijnbedoeldomdemobiliteitvanonderzoekersindepubliekeenprivatesectortevergrotenenbijtedragenaandeverwezenlijkingvandeEuropeseOnderzoeksruimte.Eenanderveldbinnensmartmaterialsisdeontwikkelingvanfunctioneletextiel-structuren.OnderzoekersaandeUniversiteitTwentehoudenzichbezigmetprinttechniekendiehetmogelijkmakenomtitaniumdioxidenanodeeltjesaante

brengenoptextielenanderekunststoffen.DezeTiO2-nanodeeltjeskunnenvooruniekeeigenschappenzorgenzoalskleurvastheid,zelfreinigendvermogenofweerbaarheidtegenbacteriën.(5)Deontwikkelingvanspeciaalnano-inkt,diebestaatuitnanopigmentdeeltjes,kleur-enkleefstoffen,isdaarbijonmisbaar.UniversiteitTwentebeschiktdaarvooroverhetonderzoeksinstituutvoornanotechno-logieMESA+enwerktsamenmetTUDelftenenkelebuitenlandseuniversiteiteninEuropa.MetbetrekkingtotKP7neemtUniversiteitTwentedeelaanhetvierjarige2BFuntex-project.DitprojectisbedoeldomEuropesebedrijvenenuniversiteiten,diezichbezighoudenmetfunctioneletextielstructuren,samentebrengenentechnologieoverdrachtnaardeindustrietestimuleren.

Hetverschiltussenongemodificeerdpolyestervezel(links)enmetTiO2-nanodeeltjesgemodificeerdpolyestervezel(rechts).Bron:UniversiteitTwente.(6)ComplementairaanKP7isdeEuropeanCooperationinScienceandTechnology(COST)(7).Ditiseenintergouvernemen-teleorganisatiediefragmentatievanonderzoekinEuropaprobeerttevermin-derendoorthematischeinitiatieven.Een

voorbeelddaarvanisFlaretex,eennetwerkvanverschillendeonderzoekscentraopdiegebromeerdevlamvertragers(flameretardants)voortextielenanderemateria-lenontwikkelen.OpregionaalniveaugeldtOostNValsintermediairtussendeUniversiteitTwenteenhetmidden-enkleinbedrijf(MKB).Kenniskanopdezemanierenoptimaalwordenbenut.IntussenmakenNederlandsebedrijvenalsSPGStorckPrintsenXennia-TenCatealgebruikvantextielprinting-technologie.

EenlaatstevoorbeeldwaarinderelatievanNederlandseuniversiteitenenbedrijvenmetKP7totuitdrukkingkomtishetSmartPie-onderzoeksprogramma,datzichbezighoudtmetslimmetoepassingenvanpiëzotechnologie.Piëzo-elektrischematerialenbeschikkenoverdeeigenschapdatzijmechanischeenergiekunnenomzetteninelektrischeenergieenandersom.InSmartPie,datwordtmedegefinancierddoordeministeriesvanEL&IenOCW,gaatonderzoekuitnaarMicro-elektronischeMechanischeSystemen(MEMS)enpiëzocomposieten.InhetMEMS-projectwerkenUniversiteitTwente,StichtingvoorFundamenteelOnderzoekderMaterie(FOM),OcéTechnologiesenC2Vsamenaandeontwikkelingentoepassingvanultradun-nepiëzo-elektrischefilms.Hetprojectwerktvooralaanhetontwikkelenvanrelevantetechnologieennauwkeurigeproceduresvoordeintegratievandunnefilmsinmicrosystemen.Dezefilmsvindenhuntoepassinginonderandereprintkop-penvoorinkjetprinters,klepjesvoormetingeningaschromatografenenmicro-mechanischepompjesvoordetoedieningvanmedicijnen.DeelnemersaanKP7ophetgebiedvanMEMSzijnOcéTechnologies,PhilipsenASML.InhetPiëzocomposietenprojectwerkenTUDelft,TUEindhovenenTNOsamenaannieuwecomposietenbestaandeuitkeramischepoedersenpolymeren.Eigenschappenzoalshetpiëzo-elektrischeffect,temperatuurbestendigheidenbuigzaamheidkunnenopdezewijzegecombineerdwordeninnieuwemateria-len.Ditisessentieelvoorgrootschaligetoepassing,watmetdeoorspronkelijkepiëzomaterialenvaaknietkan.Vrijrecent


Land | Artikel naamEU | EU-beleid en smart materialsEU | EU-beleid en smart materials

heeftTUDelftsamenmetHolsthetKP7-projectLightTouchMattersbinnenge-haald.HetgebruikvanorganischeLEDs(OLEDs)enpiëzocomposietenmaakthetmogelijkomaanraakgevoeligeflexibeleverlichtingsproductentemaken.Dezetechnologieisgeschiktvoorhetverbeterenvanhetmenselijkwelzijn.Eenconcretetoepassingiseenpolsbandvanhetmateriaalalsgeheugensteuntjevoorhetinnemenvanmedicijnen.Hoogwaardigetechnologieenindustrieelontwerpkomeninditprojectsamen.(8)

Naastdezeterugblikopeenfractievan(lopende)onderzoeksprojectenmetNederlandseinbrengishetookaardigomvooruittekijken.Injuli2012heeftdeECdelaatstecallvan8,1miljardeurogeopend.Eris4,8miljardeurobeschikbaarvoordeverschillendethemagebieden,waaronderNMP.VoordebeurzenvandeEuropeseOnderzoeksraad(ERC),diespeciaalzijnbestemdvoorindividueleonderzoekersdiegrensverleggendonderzoekverrichten,is1,75miljardeurobeschikbaar.Tenslottegaat963miljoeneuronaardeMarieCurie-acties.Zowelvooruniversiteitenalsbedrijvenisdezecallergbelangrijk,omdatdeeerstvolgendecallvanHorizon2020paseind2014verwachtwordt.(9)

Horizon 2020 (2014-2020)InvergelijkingmetKP7richthetnieuweonderzoeks-eninnovatieprogrammaHorizon2020zichmeerophetbiedenvanoplossingenvoordiversemaatschappelijkeuitdagingenenhetstimulerenvaninnovatie.DitEC-voorstelgaatuitvanzesuitdagingen,diezichbijvoorbeeldrichtenopgezondenactiefouderworden,schoneenduurzameenergie,enefficiëntgebruikvanbronnen.Zoalseerdernaarvorengekomenis,zijnsmartmaterialshaastnietondereennoemertebrengen.Eigenschappenvandezematerialenzijnuiteenlopendenkunnendaarvooropallerleimanierenbijdragenaandezeuitdagingen.

Projectvoorstellenwordenprimairbeoordeeldopwetenschappelijkeexcellentie,maarookdebijdrageaanhetoplossenvanmaatschappelijkevraagstuk-kenweegtzwaar.DeECtrachtdeexcellente

kennisbasisteversterkenenteverspreidendoormiddelvanhetontwikkelenvandeEuropeseOnderzoeksruimte,MarieCurie-actiesendeERC-grantsvoorgrensverleggendonderzoek.EuropeanResearchAreaNetworks(ERA-netten)dienendaarbijalsinstrumentommettransnationalesamenwerkingenversnip-peringinnationaalonderzoektegentegaan.TenopzichtevanKP7isdeECvanplanominHorizon2020alleengeldbijtedragenvoorindividueleprojectaanvragenbinneneenbepaaldnetwerk.TegelijkertijdwildeEChetaantalERA-nettenterugdrin-gen.Ditbetekentdateendeelvandecirca100ERA-nettenuitKP7opzalgaanineenERA-netPlus-constructie.EenrelevantvoorbeeldvaneenbestaandERA-netPlusuitKP7isMatera+.Ditnetwerkisin2009opgerichtenfinancierttransnationaleenmultidisciplinaireonderzoeksprojectenophetgebiedvan(slimme)materialen.TwintigEuropesefinancieringsagentschap-peninvesterenvooreenperiodevanvijfjaar16,6miljoeneuroindezesamenwer-king,terwijldeEC6miljoeneurobij-draagt.Dezetripartitewijzevanfinancie-ringmetEuropees,nationaalenregionaalgeldzaldestandaardwordenvoordenetwerkenbinnenHorizon2020.(10)

NietalleenmaatschappelijkeuitdagingenmakendeeluitvanHorizon2020.OokKeyEnablingTechnologies(KET’s),sleuteltech-nologieënwaarinEuropaindustrieelleiderzoukunnenwordenbehorenertoe.Voorbeeldendaarvanzijnnanotechnologieengeavanceerdematerialen.Eénvandeveelbelovendegeavanceerdematerialenisgrafeen.Grafeeniszeeruniek.Hetbestaatnamelijkuiteenenkelelaagvankoolstofa-tomen,behoorttotdesterkstematerialenterwereldbehoorteniseenzeersnellehalfgeleider.Opnanoschaalvaltgrafeengoedtecombinerenmetsmartmaterialsomzogewensteeigenschappensamentebrengen.DankzijhetgrotepotentieelvangrafeeniseenspeciaalEU-vlaggenschipinitiatiefvoorFutureandEmergingTechnologies(FET’s)opditgebiedinderacevooreenmaximaalbudgetvan1miljardeuro(inclusiefcofinanciering)overeenperiodevantienjaar.EenFETisbedoeldomclustersvanonderzoekopeenthemagebiedmetgrote

technologischeenmaatschappelijkeimpactbijeentebrengenenuitwisselingvanresultatenmogelijktemaken.Eind2012neemtdeECeenbesluitoverwelketweevandeintotaalzesvlaggenschipiniti-atievendefinancieringkrijgentoege-wezen.(11)

VoorhetstimulerenvanindustrieelleiderschapheeftdeECeenstrategieontwikkeldomonderzoekeninnovatieinhetbedrijfsleventestimuleren.KapitaalmarktinstrumentenzullendaarvoortoegespitstwordenophetMKBenhetkleineregrootbedrijf.Voordeverschillendeinnovatiestadiakomtfinancieringbeschikbaar.Indeeerstestadiavanstart-upnaardemonstratiekunneninnovatieveondernemingengebruikmakenvandefinanciëleinstru-mentenvanHorizon2020.VoordegroeifaseishetvoorhetMKBmogelijkomgebruiktemakenvanhetEU-programmaCOSME,datoverigensnietuitsluitendvoorinnovatiefMKBbedoeldis.Tochkunnendezeverschillendefaciliteitenalshefboomvoormeerinvesteringenfungerendiebedrijvenbehoedtvoordezogenoemde‘valleyofdeath’.VolgensdehuidigevoorstellenvandeECkomtrespectievelijk3,8en1,4miljardeurobeschikbaarvoordefinanciëleinstrumentenvanHorizon2020enCOSME.Netalsvoorhettotaalvoorge-steldebudgetvan80miljardeurovoorHorizon2020geldtdatdezebudgettenafhankelijkzijnvandeonderhandelingentussendeEU-lidstatenoverhetMeerjarigFinancieelKader2014-2020.(12)ErkomthoedanookweereengrootbudgetbeschikbaarvoorHorizon2020.Kennisinstellingenenbedrijvendiezichbezighoudenmetsmartmaterialskunnendaardevruchtenvanplukken.Auteur:Matthijs van der Beek (stagiair), onder eindverantwoording van Dave Pieters (IA EU).


EU | EU-beleid en smart materials

Bronnen• (1)WerkgroepInnovatiecontractChemie,

‘TopsectorChemieInnovatiekracht2012-2016’

http://www.top-sectoren.nl/chemie/sites/

default/files/documents/Maartversie%20

Innovatiecontract%20Chemie%202012-2016.pdf

(20-7-2012).

• (2)Marketwire,‘SmartMaterialsMarkettoGrow

13%AnnuallyThrough2016’http://www.

marketwire.com/press-release/smart-materials-

market-to-grow-13-annually-

through-2016-1526525.htm(20-7-2012).

• (3)EuropeseCommissie,‘FP7NMPWork

Programme2012’http://ec.europa.eu/research/

participants/portalplus/static/docs/calls/fp7/

common/31540-4.2012_wp_cooperation_nmp_

en.pdf(20-7-2012)pg.28-38.

• (4)IOPZelfherstellendeMaterialen,‘Tweede

MeerjarenprogrammaIOPZelfherstellende

Materialen’http://www.agentschapnl.nl/sites/

default/files/bijlagen/SN%20SHM%202e%20

Meerjarenplan%20(2).pdf(20-7-2012).

• (5)UniversiteitTwente,‘EngineeringofFibrous

SmartMaterials’http://www.utwente.nl/ctw/

efsm/ (20-7-2012).

• (6)JieZhao(UniversiteitTwente)heeft

toestemmingverleendvoordepublicatievan

dezefoto’s,dietijdenszijnonderzoekinde

werkgroepvanMariaMilanovaaandeSofia

Universiteitzijngenomen.

• (7)COST,‘AboutCOST’http://www.cost.eu/

about_cost(20-7-2012).

• (8)SmartPie,‘Researchprogram’http://www.

smartpie.nl/research-program(20-7-2012)

• (9)Neth-ER,‘CallderCallsvan8,1miljardnu

open’http://www.neth-er.eu/nl/nieuws/

call-der-calls-van-81-miljard-nu-open(20-7-2012).

• (10)MateraPlus,‘Matera+’http://www.

materaplus.net/Matera/tabid/487/Default.aspx

(20-7-2012).OpvallendisdatNederlandse

partnerstotophedennognietdeelnemenaan

Matera+.

• (11)FETGrapheneFlagship,‘Graphene’http://

www.graphene-flagship.eu/GF/consortium.php

(20-7-2012).

• (12)EuropeseCommissie,‘Betteraccessto

finance’http://ec.europa.eu/enterprise/policies/

finance/index_en.htm(20-7-2012).

Meer informatieDavePieters

Email [email protected]

IA EU


http://www.top-sectoren.nl/chemie/sites/default/files/documents/Maartversie Innovatiecontract Chemie 2012-2016.pdf



http://www.marketwire.com/press-release/smart-materials-market-to-grow-13-annually-through-2016-1526525.htm




http://ec.europa.eu/research/participants/portalplus/static/docs/calls/fp7/common/31540-4.2012_wp_cooperation_nmp_en.pdf




http://www.agentschapnl.nl/sites/default/files/bijlagen/SN SHM 2e Meerjarenplan (2).pdf



http://www.utwente.nl/ctw/efsm/

http://www.utwente.nl/ctw/efsm/

http://www.cost.eu/about_cost

http://www.cost.eu/about_cost

http://www.smartpie.nl/research-program

http://www.smartpie.nl/research-program

http://www.neth-er.eu/nl/nieuws/call-der-calls-van-81-miljard-nu-open

http://www.neth-er.eu/nl/nieuws/call-der-calls-van-81-miljard-nu-open

http://www.materaplus.net/Matera/tabid/487/Default.aspx

http://www.materaplus.net/Matera/tabid/487/Default.aspx

http://www.graphene-flagship.eu/GF/consortium.php

http://www.graphene-flagship.eu/GF/consortium.php

http://ec.europa.eu/enterprise/policies/finance/index_en.htm

http://ec.europa.eu/enterprise/policies/finance/index_en.htm

The Netherlands | Artikel naamEU | EU-beleid en smart materials Frankrijk | Frankrijk versterkt innovatievermogen in materialen en nano-elektronica

Frankrijk versterkt innovatievermogen in materialen en nano-elektronica

SamenvattingFrankrijkgaatkennisenexpertiseophetgebiedvanmateriaaltechnologieennano-elektronicaflinkversterken.DezeweekhebbenLaurentWauquiez,ministervooronderzoekenonderwijs,enEricBesson,ministervoorindustrieenenergie,destartbekendgemaaktvandeeersteFranseInstitutsdeRechercheTechnologiques(IRT’s)–technischeonderzoeksinstituten–gerichtopdezetweetechnologiegebieden.HetgaatomhetIRTJulesVernemetvestigingeninSaint-NazaireenLeMansenhetIRTNanoélecinGrenoble.

Investeringen in de toekomst DetweeIRT’szijndeeerstendieinaanmerkingkomenvoorfinanciëleondersteuningvanuitde€35miljarddiebeschikbaarisinhetprogrammaInvestissements d’avenir(investeringenindetoe-komst).Injuni2011heeftpresidentSarkozybekendgemaaktdatFrankrijkalsonderdeelvandegigantischeanticrisismaatregelInvestissementsd’avenireenbedragvan€20miljardbeschikbaarsteltvoordeondersteuningvanonderzoekeninnovatie.Hetgaatomextrainvesteringeninuniversiteitenenwetenschappelijkonderzoek,maarookinmaatschappelijkeinnovatiegebiedenalsgezondheidenenergie,hetvaloriserenvankennisenhetverschaffenvanrisicokapitaalvoorhetinnovatieveMKB.Voorhetopzettenenondersteunenvanexcellenteonderzoeksactiviteitenenhetvaloriserenvankennisis€9miljarduitgetrokken.EenonderdeeldaarvanbetrefthetopzettenvanzogenoemdeInstitutsderecherchetechnologiques(IRT’s)–technischeonderzoeksinstituten–waarvoor€2miljardbeschikbaarisgesteld.IRT’szijnstrategi-schesamenwerkingsverbandentussenbedrijvenenonderzoeksinstellingengerichtopspecifieketechnologiegebieden.HetisdebedoelingomintotaalvieràzesIRT’sopterichtenopbasisvanoproepenvoorprojectvoorstellen.

Twee IRT’sIRT’shebbeneenpubliek-privaatkarakterophetgebiedvanonderzoek,innovatieenonderwijs.Zemoetendeecosystemenversterkendiedoordepôlesdecompétitivité–innovatieclusters–tot

standzijngebracht.HetdoelisdatFrankrijkdoormiddelvandezeIRT’sexcellentieenconcurrentie-krachtin‘sleuteltechnologiëen’aanelkaarverbindt.Natuurlijkomzoveelmogelijktoegevoeg-dewaardeenwerkgelegenheidtekunnengeneren.DeIRT’szulleneenstructurerendewerkinghebbeninhetbijelkaarbrengenvanaanbodvanenvraagnaarkennisentechnologie,talentenopleidingsbe-hoeften.Hetdoelisookombuitenlandseinves-teerdersopbasisvandezebundelingvanexpertiseteenthousiasmerenvoorFrankrijk.

IRT Jules VerneHetIRTJulesVernekrijgteensubsidievan€45miljoeneneenkredietvan€230miljoen.HetIRTNanoéleckrijgteensubsidievan€100miljoeneneenkredietvan€200miljoen.

Logo van de nieuwe Franse publiek-private kennisinstellingen Jules Verne

Frankrijk


Frankrijk | Frankrijk versterkt innovatievermogen in materialen en nano-elektronica

JulesVerneisgerichtopproductietech-nologieenverwerkingsprocessenvanhightechmaterialen,zoalscomposieten,hybrideenmetalenstructurendietoegepastwordenindevliegtuigindustrie,deautomotivesector,descheepsbouweninapparatuurvoorduurzameenergieop-wekking.JulesverneprofiteertinNantesvandenabijheidendeervaringenvandepôledecompétitivitéEMC2gerichtopmateriaaltechnologie.BelangrijkeorganisatiesdiebetrokkenzijnbijdezeinitiatievenzijnAirbus,STXEurope,Daher,Alstom,EADS,deuniversiteitvanNantesendeCNRS.

IRT NanoélecNanoélecisvooralopgezetrondomdekennisenexpertisevanhetCEALetiinGrenoble.CEALetiiseenverzamelinglaboratoriagerichtopnano-elektronicaenfotonica,hetontwikkelenvandedaaraangerelateerdeembeddedsystemstechnolo-gieën,deminiaturisatievanrelevantecomponentenenhetbedenkenvannieuwetoepassingen.BelangrijkeorganisatiesdieebtrokkenzijnbijNanoéleczijnSTMicrolectronics,Soitec,Schneider,Bouygues,ST-Ericsson,hetESRF,hetINRIA,depôledecompétitivitéMinalogicenhetCNRS.

Bronnen• Investissements d’avenir : Signature des conventions des

deux premiers IRT,Communiquédepresse,

Ministèredel’Enseignementsuperieuretdela

Recheche,Ministèredel’Economie,desFinances

etdel’Industrie,CommissariatGénéralà

l’Investissement,16april2012

Meer informatieEricvanKooij


IA Frankrijk


The Netherlans | Green Opportunities for the NetherlandsFrankrijk | SNECMA en ALBANY ontwikkelen composiet motoronderdelen Frankrijk | Frankrijk versterkt innovatievermogen in materialen en nano-elektronica

SNECMA en ALBANY ontwikkelen composiet motoronderdelen

SamenvattingSnecma,deFranseproducentvanmotorenvoordeluchtvaartindustrie,heeftsamenmetzijnAmerikaansepartnerAlbanyinternationalaangekondigdvanaf2014opgroteschaalcomposietmotoronderdelentegaanproduceren.Erzullentweefabriekengebouwdworden:ééninRochester,NewHampshire,enééninCommercyinhetFransedepartementMeuse.Hetdoelisom5000composietmotorbladentekunnenleverenin2016eneenjaarlaterdeproductieteverhogentot30000stuks.NaastmotorbladenzullenSnecmaenAlbanyookonderdelenvoorhetvoorstedeelvandemotorendebehuizingvandeventilatorgaanontwikkelen.

Innovatie met een machine uit het begin van de negentiende eeuw

Hoeinnovatiefhettoepassenvancomposietmateriaalineenvliegtuigmotorookmagzijn,defabricagevandeonderdelengebeurtgrotendeelsmetbehulpvaneenmachinediealaanhetbeginvande19eeeuwisuitgevonden:hetweefgetouw.Natuurlijkverschilthetweefgetouwvande21eeeuwopveelpuntenvanhetoorspronkelijkeweefgetouwdatooitdoordeFransmanJacquardontwikkeldwerd.Deponskaartendiehetpatroonbepalenzijnvervangendoorcomputersendetraditioneledradenzijnvervangendoorultra-resistentekoolstofvezels.Ookismenanno2012instaatomeen3Dpatroonteweven,datzorgvuldigontworpenisdoordeingenieursvanSnecma.AlbanyisvoorSnecmadeidealepartnerinditproject.Hetbedrijfdatoorspronkelijkuitdepapierindustriekomt,heeftdetechniekvanhetwevenvanvezelsgedurendetientallenjarenkunnenoptimaliseren.DeweefgetouwendienugebruiktwordenzijndoorAlbanyzelfontwikkeld,inclusiefalledaaraangerelateerdeprocessen.

Nieuwe motoren gaan als zoetje broodjes over de toonbank

Deontwikkeldecomposietmotoronderdelenzullenuiteindelijktoegepastwordenindetoekomstige‘Leap’motorvanCFMInternational,dejointventuretussenSnecma,onderdeelvanSafranGroup,enGEAviation,eenafdelingvanhetAmerikaanseGeneralElectric.Hetgebruikvancomposietmateriaalinde’Leap’isessentieelomeenaantalbelangrijkeverbeteringentekunnendoorvoeren.De‘Leap’isnamelijkgroterdanzijnvoorgangerCFM56watervoorzorgtdatde

luchtdoorstroomverbetert,terwijlhij225kglichteris.Medehierdoorwordthetbrandstofver-bruiktotvijftienprocentverminderd.Hoeweldenieuwe‘Leap’-motornognooitdaadwerkelijkineenvliegtuigisgeïnstalleerd,heeftCFMnual3600ordersbinnen.Boeingwildemotorgaantoepasseninde737Max,AirbusindeA320NeoenhetChineseComacinzijntoekom-stigeC919-toestel.Nognooiteerderverliepdeverkoopvaneenmotorzosnel.

Auteur:Marloes van Put (stagiair, onder eindverantwoording van Eric van Kooij)



IA Frankrijk


Land | Artikel naamLand | Artikel naamFrankrijk | Frankrijk zet in op hergebruik zeldzame aardmetalen en zoekt naar diepzeemijnen

SamenvattingZeldzameaardmetalenzijnstoffendieindustriëlebedrijveninEuropahardnodighebbenvoordeproductievanallerleihightech-apparatuur,vanmobieltjestotwindturbines.VoorzoverbekendzijnerinEuropageenmakkelijkwinbarevoorradenzeldzameaardmetalen.Chinaheeftdievoorradenwel,maarhanteertsteedsmeeruitvoerbeperkingen.Heteconomisch-strategischekaraktervandezematerialenenhetfeitdatdeprijzenflinkzijngestegen,geeftaanleidingomdevoorzieningervanopeenanderemanierveiligtestellen.Frankrijkzetdaarbijvooralinophergebruikenhetzoekennaarnieuwelocatiesvoorwinning.DeFranseoverheidspeelteenbelangrijkerolinhetorkestrerenvandebeleidsmatige-,industriële-enonderzoeksbelangen.

“Terres rares”

Zeldzameaardmetalenvormeneengroepelementendietegenwoordiginonderdelenvanbijnaallehightech-apparatenwordentoegepast.Alsmenhetoverzeldzameaardmetalenheeftdangaathetmeestaloverdeoxidevormervan.Deelementenzelfkomennietvrijindenatuurvoor,maarwordengewonnenuitdemineralenbastnäsiet,monaziet,loparietenuitlateritischekleien.Zeoxiderenheelgemakkelijkzodrazeaandeluchtwordenblootgesteld.Zehebbenomdieredendeterm‘aarde’meegekregen;‘aarde’iseenrechtstreeksevertalingvandeFranseterm’terre’datvroegerookoxidebetekende.Indenegentien-deeeuwiseengrootdeelvandezeventien

zeldzameaardmetalendoorFranseonderzoekersontdekt.Zewerdenals‘rare’(zeldzaam)bestem-peldomdatmendachtdatzezeerbeperktvoorkwamen.

Inwerkelijkheidzijndeelementennietechtzeldzaam.Welzijnzeoverhetalgemeenmoeilijktewinnen.Ookzijnzevanwegedeonderlingzeervergelijkbarechemischeeigenschappenmoeilijkteisoleren.Daarnaastisdemondialevraagnaarzeldzameaardmetalengrootomdatzenodigzijnvoorhetmakenvanallerleielektronicaalsmobieletelefoons,computers,mp3-spelers,camera’s,batterijen,auto-onderdelenenmilitairetoepassin-genzoalsdebesturingenvanraketten.Zeldzame

Frankrijk zet in op hergebruik zeldzame aardmetalen en zoekt naar diepzeemijnen

Figuur 1. Zeldzame aardmetalen in het periodiek systeem


Land | Artikel naamLand | Artikel naamFrankrijk | Frankrijk zet in op hergebruik zeldzame aardmetalen en zoekt naar diepzeemijnen Frankrijk | Frankrijk zet in op hergebruik zeldzame aardmetalen en zoekt naar diepzeemijnen

aardmetalenmakendesteedsverdergaandeminiaturisatievandezeapparatenmogelijk.Veelvraageneenbeperktaanbodzorgennuvooreenrelatiefhogeprijs.

Schaarste stimuleert heroriëntatieHetmerendeelvanderelatiefmakkelijkwinbarevoorradenbevindtzichinChina.Chinaproduceertperjaarmeerdan95%vanhetmondialeaanbod.Officieeluitmilieuoverwegingenenomtesnelleuitputtingvandereservestegentegaan,heeftChinain1999exportbeperkingeningesteld.Eenandereredenismogelijkhetwillenveiligstellenvandetoeleveringaandeeigenindustrie,dieintoenemendematenaardezegrondstoffenvraagt.OverhedenvandeEU,deVSenJapanhebbenzichoverdehandelsbeperkingenbeklaagdbijdeWTO.Tegelijkertijdzorgtdeschaarsteopdemarkteldersindewereldbijdeafnemersvooreenheroriëntatie.Zijzoekennaarmogelijkhedenvoorcommerciëlewinninginanderelandenenindiepzeemijnen.Andereoptieszijnhergebruikensubstitu-tie.Bijhergebruikgaathetomhetrecyclenvanelektronischeapparatuurmethetdoeldezeldzameaardmetalendaaruitteisolerenenopnieuwtekunnengebruiken.Bijsubstitutie,vervanging,gaathetomhetontwikkelenvannieuwetechnologieëndiealternatievenvoorzeldzameaardmetalenmogelijkmaken.Hetstrategischekaraktervandebeschikbaarheidvanzeldzame

aardmetalenendebehoefteaanalternatie-ven,zorgtervoordatoverheden,bedrijvenenkennisinstellingenzichgezamenlijkoverdezeproblematiekbuigen.

Interdepartementale aanpakIndehuidigeoverheidsconstellatieisdeFranseministervanEconomie,FinanciënenIndustrie(MEFI)verantwoordelijkvoordevoorzieningszekerheidvanstrategischegrondstoffen.Inmaart2011heeftMEFIopditterreineenadviesorgaaningesteld,hetConseil pour les Metaux Strategiques (COMES).COMESiseeninterdepartementalewerkgroepwaarinnaastMEFIookdeministeriesvanOnderzoek,BuitenlandseZaken,Defensie,Milieu,Onderwijs,Begrotingendedouanezijnvertegenwoor-digd.Hetbedrijfslevenisdoordeoverkoe-pelendewerkgeversorganisatieMEDEFvertegenwoordigt,maarookgrotebedrijvenmeteendirectbelangzoalsRhodiaenArevanemendeelaanhetoverleginCOMES.VoortszijnpubliekeorganisatieszoalsBRGM(degeologischedienst),Ifremer(eenpôledecompétitivitédiezichondermeeropdiepzee-onderzoekricht),ADEME(uitvoeringsorganisatiemetbetrekkingtotenergieenmilieu),CNRS(deoverkoepelendeonderzoeksraad)enCEA(delandelijkeenergiecommissie)betrokken.COMESadviseertnietalleendeministervanMEFI,zespeeltookeencentralerolin

hetorkestrerenvanbeleidsmatige,commerciëleenonderzoekgerichtebelangen,visies,plannenenactiviteitenvandebetrokkenpartijen.BovendienprobeertCOMEShetrelevantebedrijfsle-venbewusttemakenvandetoenemendeschaarsteaanzeldzameaardmetalenenvanhetbelangomtijdignatedenkenenonderzoektedoennaaralternatieven.OpinitiatiefvanCOMESiszoeenchecklistontwikkeldwaarmeeindividuelebedrijvenkunnennagaanofzeoptermijntemakenhebbenmeteenmogelijktekortaanéénofmeerderezeldzameaardmetalen.IndiezinisCOMESvooraleensoortplatformdatinformatieverzamelt,partijenkoppeltenbewustwordingbevordert;hetinitiatiefomconcreteoplossingentevindenblijftbijdeonderzoeksinstellingenendebedrijvenzelfliggen.

Inzet op hergebruik EénvandeFransebedrijvendiehetmeestbetrokkenisbijhetaanbodvanzeldzameaardmetalenischemieconcernRhodia.AlindejarenvijftiglegdeRhodiazichinhaarfabriekinLaRochelletoeophetisolerenvanzeldzameaardmetalen.Opbasisvandekennisenexpertisedievanaftoenisontwikkeld,heeftRhodiazichnutoege-legdophetrecyclenvanproductenwaarzeldzameaardmetaleninzijnverwerkt.SamenmetUmicorelanceerdeRhodiain2011eenrecyclingprogrammavanoplaadbareNiMH-batterijen.IndefabriekHobokeninBelgiëscheidtUmicoreeerstnikkelenijzervandezeldzameaardmeta-len.Hetbedrijfgebruikdaarvoorhetineigenhuisontwikkeldeultrahogetemperatuur(UHT)batterijrecyclageproces.Vervolgenswordendezeldzameaardmeta-lenverwerkttoteenkwalitatiefhoogwaar-digconcentraatdatverderwordtgeraffi-neerdindefabriekvanRhodiainLaRochelle.DemeesteNiMHhoudendebatterijenzijnoplaadbareAA-enAAA-batterijen.EengemiddeldeNiMH-batterijbestaatvoorongeveerzevenprocentuitzeldzameaardmetalen,zoalscerium(Ce),lanthaan(La),neodymium(Nd)enpraeseodymium(Pr).UmicoreenRhodiaverwerkenookbatterijenuithuishoude-lijkeapparatenenelektrischevoertuigen.IneenAAA-batterijzitongeveerééngramzeldzameaarde,indebatterijvaneen

Figuur 2. Mondiale verdeling van zeldzame aardmetalen bron: http://www.franceculture.fr/


http://www.franceculture.fr/blog-globe-2012-02-01-les-terres-rares-en-cartes-et-dans-la-presse-un-marche-strategique

Land | Artikel naamFrankrijk | Frankrijk zet in op hergebruik zeldzame aardmetalen en zoekt naar diepzeemijnen

huishoudelijkapparaatongeveerzestiggramenindebatterijvaneenelektrischvoertuigongeveertweekilo.InaanvullingophetrecyclenvanzeldzameaardmetalenuitNiMH-batterijenverwerktRhodiaookled-,halogeen-enfluoresce-rendelampen,magnetenuitmetnamewindmolens,harddisksenelektrischeauto’senkatalysatoren.Lampenbevattenondermeeryttrium(Y),europium(Eu)enterbium(Tb).Inmagnetenzijnvooralneodymium(Nd),praeseodymium(Pr),dyprosium(Dy)enterbium(Tb)verwerkt.

VolgensanalistenheeftRhodia,ondermeerdoordegeweldigevluchtinprijzenvandezeldzameaardmetalenin2011ruimeenverdubbelingvandeomzetindezeactiviteitbereiktvanongeveer225miljoennaarongeveervijfhonderdmiljoeneuro.InaanvullingopdefabriekinLaRochelle,heeftRhodiaookderecyclingactiviteitenindefabriekinSaint-FonsbijLyononlangsuitgebreid.InSaint-Fonsvindtookonderzoekplaats.

Winning van zeldzame aardmetalen

Frankrijkisnaasthetherverwerkenvanzeldzameaardmetalenookactiefindewinningervaneninhetzoekennaarnieuwewinningslocaties.In2011heeftdeFransegeologischedienst,hetBureaudeRechercheGeologiquesetMiniers(BRGM),eenovereenkomst

geslotenmethetnationalemijnbouwbe-drijfvanKazachstan,Katzatomprom.OpditmomentisKazachstanal’swereldsbelangrijksteproducentvanuranium.Hetlandheeftwaarschijnlijkookomvangrijkereservesaanzeldzameaardmetalen.DeafspraaktussenBRGMenKatzatompromisomsamentewerkenbijdeexploratievanzeldzameaardmetaleninKazachstan,hetontwikkelenvanproductietechnologieenhetuitvoerenvanhaalbaarheidsstudiesnaarkansrijkemijnbouwprojecten.WereldwijdheeftRhodiavijfproductielo-catiesvoorzeldzameaardmetalen,waarondertweeinChina.MethetbedrijfChinaRareMetalsandRareEarthCo.,LtdheeftRhodiaeenovereenkomstoverstrategischesamenwerkingophetgebiedvankennis-entechnologieoverdracht,marktontwikkelingendeleveringvanzeldzameaardmetalen.Inapril2012kondigdenRhodiaenhetDuitsebedrijfTantalusRareEarthAGaandatzegaansamenwerkenbijhetverderontwikkelenvaneengrootgebiedvanTantalusmetlateritischekleilageninhetnoordwestenvanMadagaskar.DeverwachteproductievanvijftienduizendtonperjaargeeftRhodiadezekerheidvaneensubstantiëlevoorzieningvanzeldzameaardmetalenbuitenChina.VoorTantalusisdetoegangtotdeexpertiseenervaringvanRhodiainhetverwerkenvanzeldzameaardmetaleneenbelangrijketoegevoegdewaarde.Hetontginnenenverwerkenvankleilagenmet

zeldzameaardmetalenismakkelijkerenminderkostbaardanhetonttrekkenvanzeldzameaardmetalenaangesteenten.InnavolgingvanChina,RuslandenIndiaisookFrankrijksteedsmeergeïnteresseerdinhetexplorerenvandediepzeebodemoppotentiëlebronnenvanallerleistrategi-schegrondstoffenenmetalen.Hydrothermischespletenengeisersopdebodemvandeoceaanspuwenmagmainhetzeewater.Indiewarme,zwavelhou-dendevloeistofbevindenzichmineralenuitdeaardkorst,waarondergoud,zilver,platina,kobalt,koper,zink,titanium,loodenzeldzameaardmetalen.Alshetwarmemagmaincontactkomtmethetkoudezeewaterslaandeopgelostemineralenneer.Debolvormigeafzettingdieopdiemanierrondeengeiserontstaatisrelatiefmakkelijkteexploiteren.TegendieachtergrondisdepôledecompétitivitéIfremerinsamenwerkingmetdebedrijvenArevaenTechnipbetrokkenbijdeexploratievandezeebodem.Deeilanden-groepWallisenFutuna,FranseoverzeesegebiedsdelenindeStilleOceaan,vormeneengebiedwaardeorganisatiesbegonnenzijnomdehydrothermischeafzettingenopdezeebodemteontginnen.Waarschijnlijkisditslechtshetbegin,wantFrankrijkheeftnadeVSdeopéénnagrootsteexclusieveeconomischezonetewereld;allesbijelkaareengebiedvanongeveertienmiljoenvierkantekilometer

Tot slotHetindustrieel-strategischbelangvanzeldzameaardmetalen,detoenemendekostenenafnemendevoorzieningszeker-heidhebbeninFrankrijkaanleidinggegeventoteenprofessioneleendoelge-richteaanpakopditterrein.Deoverheidheeftdebelangrijkstebetrokkenpartijenbijelkaargebrachtvooroverlegenonderlingeafstemmingvanactiviteiten.GrotebedrijvenalsRhodiaenArevazettensamenmetonderzoeksinstellingenalsBRGMenIfremerexpertiseinomactivitei-tenuittebouwenophetgebiedvanhergebruik,overzeesewinningendiepzeemijnbouw.

DeNederlandseregeringheeftvorigezomerdeGrondstoffennotiegepubliceerd.Uitditrapportblijkterbelangstellingte

Figuur 3. Strategische grondstoffen (bron: http://www.usinenouvelle.com/article/terres-rares-rhodia-renforce-sa-strategie-d-approvision).


Land | Artikel naam Land | Artikel naamFrankrijk | Frankrijk zet in op hergebruik zeldzame aardmetalen en zoekt naar diepzeemijnen Frankrijk | Frankrijk zet in op hergebruik zeldzame aardmetalen en zoek naar diepzeemijnen

zijnvoormogelijkhedenvoorinternatio-nalesamenwerkingophetgebiedvanhergebruik,substitutie,reductieendiepzeemijnbouwmetbetrekkingtotzeldzameaardmetalen.Zekermetbetrekkingtothergebruikendiepzeemijn-bouwlijkendeervaringenenactiviteitenvanFransebedrijvenenkennisinstellingenkansentebiedenvoorsamenwerkinginonderzoek.HetbelangdatdeFranseoverheidaanzeldzameaardmetalenhecht,kaneenaanknopingspuntbiedenomookvanuiteenbeleidsperspectiefovereenbrederevormvansamenwerkingvangedachtentewisselen.

Bronnen• TheHague CentreforStrategicStudies(HCSS),

Samenwerken aan Zeldzame Aarden,februari2012.

• FrançoisBersani,Conseil pour les Metaux Strategiques,

interviewinParijs,mei2012.

• OlivierJames,Rhodia sécurise ses terres rares,l’Usine

Nouvelle,november2010.

• BenjaminMalletetNoëlleMennella,Areva et

Rhodia vont collaborer dans les terres rares,l’Usine

Nouvelle,mei2011.

• Rhodia,Terres rares, oxydes mixtes et alumines, http://

www.rhodia.com,juni2011.

• LeighStringer,France’sRhodiaandTantalusto

worktogetheronrareearthproject,http://www.

icis.com,april2012.

• OlivierJames,Terres rares : il ne faut plus compter sur la

Chine,l’UsineNouvelle,maart2012.

• AlexandreChassignon,La tension sur les terres rares

aboutit à une plainte contre la Chine à l’OMC,France

Info,maart2012.

• OlivierJames,Terres rares : Rhodia mise sur le recyclage,

l’UsineNouvelle,oktober2011.

• SylvainKahn&LaureBirckel,Lesterresraresen

cartesetdanslapresse:unmarchéstratégique,

FranceCulture,februari2012.

• BarbaraLeblanc,Rhodia s’allie à une filiale de Chinalco

dans les terres rares,l’UsineNouvelle,december2011.



IA Frankrijk


http://www.rhodia.com/

http://www.rhodia.com/

http://www.icis.com/

http://www.icis.com/

http://www.franceculture.fr/personne-sylvain-kahn

http://www.franceculture.fr/personne-laure-birckel




Land | Artikel naamFrankrijk | Franse onderzoekers maken een unieke thermoharder met de eigenschappen van glas én rubber

HetonderzoeksteamvanLudwikLeibler,verbon-denaanhetParijselaboratorium‘Matièremolleetchimie’(Wekematerieenchemie)vanhetCNRS/ESPCIParisTechheeftnatweejaarwerkeneenuniekeorganischethermoharderontwikkelddiedeeigenschappenvanrubberenglascombineert:onoplosbaarinwater,rekbaar,flexibelofhardafhankelijkvandesamenstelling,maarzeersterk,hervormbaarbijverhittingenrecyclebaar.DeFransebenamingis‘vitrimère’,afkomstigvanhetwoordglas(vitre)enpolymeer(polymère).LudwikLeiblerenzijncollega’sstondenin2009ookalaandewiegvaneenrevolutionairevinding,namelijkzelfhelendrubber,eveneensinnauwesamenwer-kingmetArkema.Leiblerpubliceerdezijnvindinginnovember2011endeponeerdevieroctrooien.

Unieke combinatie van eigenschappenTotnutoebestondenertweesoortensynthetischepolymeren:dethermoplastische(zoalsgebruiktinverpakkingenenpvc-flessen)endethermohar-dendeepoxyharsendievoorcomposieteninbijvoorbeeldluchtvaartindustrieofbotenbouwwordengebruikt.Deeerstecategorieisrecycleer-baarentebewerkenmetwarmte,terwijldetweedecategorieharderenstabielerismaarnietmeertevervormenenooknietterecyclen.Dezenieuwepolymeerbestaatuiteenmengselvanvetzurenafkomstiguitdepapierindustrie,epoxyhars(zoalsdieonderandereindeboten-bouwwordtgebruikt)eneenkatalysator.

Hetmengselwordteerstverwarmdeninvloeibarevormopeenplaatgegoten.Dezegaatineenwarmepersenhetheeftdanvoorrubberkenmer-kendeeigenschappenzoalselasticiteit,onoplos-baarheid,onbreekbaarheideneen‘geheugen’voordevorm.Tegelijkertijdishetmogelijkomheteennieuwevormtegevennaverhittingofomalhetmateriaalomtesmelten.Eeneigenschapvanglas.Afhankelijkvandeverhoudingtussendeingredi-entenontstaateenflexibel,rubberachtigmateriaalofeenhardonbreekbaareindproductdatmetwarmtenogaltijdvervormdkanwordenmaarveellichterisdanglas.Detoepassingsmogelijkhedenzijnbreed:natuur-lijkindeauto-envliegtuigindustrie,bouw,voordrukwerk,sportaccessoiresenelektrotechniek.Depolymeeristeversterkenmetvezelsengoedbruikbaarombijvoorbeeldeenmaltemakenalshetgietendaarvanmoeilijkofonmogelijkis.Klikhiervooreenfascinerendedemonstratievanditnieuwemateriaal(inhetFrans):http://www.dailymotion.com/embed/video/xmd2be

Bronnen • Unplastiqueinspiréparleverre,LesEchos,20december

2011

• Unmatériauplastiquefaçonnablecommeduverre,

Lefigarole18november2011

Meer informatieElisabethvanZutphenEmail:[email protected]

IA Frankrijk

Franse onderzoekers maken een unieke thermoharder met de eigenschappen van glas én rubber

© CNRS Photothèque/ESPCI - FRESILLON Cyril


http://www.dailymotion.com/embed/video/xmd2be

http://www.dailymotion.com/embed/video/xmd2be

The Netherlans | Green Opportunities for the NetherlandsLand | Artikel naam Duitsland | Het sluiten van de keten van slimme materialenFrankrijk | Franse onderzoekers maken een unieke thermoharder met de eigenschappen van glas én rubber

Het sluiten van de keten van slimme materialen

Vanaf 1 juni 2012 is er een wet in Duitsland actief, die de producent of houder van afvalstoffen verplicht stelt deze te verwerken. Het is een grote stap richting een echte ‘kringloopeconomie’. In 2020 zal 65 procent van al het huishoudelijk afval en 70 procent van al het bouw- en sloopafval gerecycled worden. Het sluiten van ketens is een drijfkracht binnen de afvalverwerkingsindustrie. Het levert energiebesparing op door materiaalhergebruik, waardoor er geen aanspraak hoeft te worden gemaakt op bodemschatten of fossiele bronnen. Daarnaast is het door een groeiende materiaalschaarste en daardoor oplopende prijs steeds vaker economisch interessant om materialen opnieuw te gebruiken of te recyclen. Dit artikel focust specifiek op het sluiten van de keten van slimme materialen. Deze sterk ontwikkelende chemietak waarin veel nieuwe materialen ontstaan, wordt door de Duitse wetgeving gestimuleerd om meer onderzoek hiernaar te doen.

InDuitslandishetideedatafvaleenwaardevertegenwoordigtvanafmiddenjarennegentigmeerenmeergaangroeien.Dathadnietalleenmetdeeconomischewaardevanafvaltemaken(datwaseigenlijkeenbijproduct),maarmeermetmilieubesparendeaspecten.Hetscheidenvanafvalendenoodzakelijkewetgevinghiertoehebbeneenextrastimulansgegevenaanhetontstaanvande‘afvaleconomie’.Indeloopderjareniseensteedsrestrictieverbeleidontstaanenin2005tradeenwetinwerkingdiehetverbiedtomongescheidenafvaltestorten.HetgevolgvandezeontwikkelingisdatDuitslandtotdebestpresterendelandenhoortinhetrecyclenvanafval.Hetopvallendeisdatwanneerwezoekennaarechteinnovatiesbinnendeafvaleconomie,dieeramperzijn:deoverheidneemthetvoortouwmetwet-enregelgeving,stimuleertnieuweontwikke-lingenvia(gesubsidieerde)proefprojectenenafvalbedrijvenvolgendezetrend.DesalnietteminisdeDuitseafvaleconomieeenbranchemeteeneconomischewaardevan50miljardeuro,diewerk

biedtaan240.000mensen(2007).In2012heeftDuitslandeenwereldwijdmarktaandeelvan24procentinfaciliteitenvoorafvalverwerkingenrecycling.

Eenvollediggeslotenketenbetekentdatdeprocessenvaninwinnen,demonterenenherwin-nenzozijningericht,daterbasismateriaalvanzodanigekwaliteitontstaat,daternieuwe(gelijkwaardige)materialenvangemaaktkunnenworden.Ditimpliceertdateropeenbepaaldmomentgeeninputvannieuwematerialenmeernodigis.Wattegenwoordig(te)vaakvoorkomt,isdatdeketennietgeheelgeslotenwordt.Inplaatsvanrecyclingvindter‘down-cycling’plaats:materialenwordthergebruiktopeenlagerkwaliteitsniveau,waardoordekanstoeneemtdathet(indevolgendelevensfasen)eindigtalsafval.Erzijntweesoortenkringlopenvanmaterialen:eentechnischeeneenbiologischekringloop.Debiologischekringloopwordtovergelatenaandenatuur.Detechnischekringloopwordtdoormechanischeenchemischerecyclingweergeïntegreerd.Opdezechemischetakgaatditartikelverderin.DelaatsteontwikkelingenindetopsectorChemieenspecifiekhetsluitenvandeketenvanSmartPolymericMaterialsliggenopdrievlakkenbinnenDuitsland::materiaaltechniek,logistiekenscheidingstechniek.

MateriaaltechniekenDepolymerisatie

Hetproducerenvanpolymerenheetpolymerisatie.Hetomgekeerdeproces,depolymerisatie,verloopthelaasmoeizaamenkentveelcomplicaties.Thermoharderskennenbijvoorbeeldmaaréénrichting,watbetekentdatzeindetoekomstzulleneindigenalsafval.Deuniversiteitvan Bayreuth,hetonderzoeksinstituutInvertec e.V. enhetbedrijfDyneonGmbHzijneringeslaagdom

Duitsland


Land | Artikel naamLand | Artikel naamDuitsland | Het sluiten van de keten van slimme materialen

fluorpolymerenterecyclen:depolymerisa-tiedoorflash-pyrolyse.

Gefluorideerde polymeren,zoals hetbekende polytetrafluorethyleenPTFE(handelsnaam:Teflon),zijnniet-klevendenbestandtegen hitteenchemicaliënbestand. Daaromzijnzijnietalleenessentieel voordevoedingsmiddelenindu-strie,maarookindehalfgeleiderindustriealsbekledingvoorafdichtingenenalskabelisolatieindeelektrotechniek.Doordatfluorpolymerentotdemeeststabieleorganischeverbindingenbehoren,wordenzealsafvalgestortofverbrand.

Fluorpolymerenkunnengedepolymeri-seerdwordendoorflash-pyrolyse;eenproceswaarinzewordengesplitst in(her)bruikbaremonomeren.Metonderandereeenmagnetronalsenergiebronwordtingeoptimaliseerdeprocesomstandighedentot93procentvanhetgewichtvandePTFE,degasvormigemonomerentetrafluorethy-

leenenhexafluorpropeenteruggewonnen.Dedeelsgefluoreerdepolymeren,etheen-propeencopolymeer(FEP)enethyleen-copolymeerPPVE(PFA)wordenverdergerecycledtoteengewichtspercen-tagevanrespectievelijk86en77procent.Dyneonplantmomenteel debouwvaneen fabriekdiederecyclingvan500tonperjaarmogelijkmaakt.

Self-healingHetvoorkomenvanafvalstimuleertookhetsluitenvandeketen.ZohebbenonderzoekersvanhetFraunhoferInstituutvoorMilieu,VeiligheidenEnergietechnologieUMSICHTinOberhausen(het BMBFprojectOsiris),eenkunststofontwikkeltdiezichzelfkanherstellen.Elkekunststofdiehogemechanischebelastingenmoetdragen,heeftdekansmicro-scheurentebevatten.Ditkanlijdentotonverwachtefunctie-uitvalvanhetmateriaal. Omdegroeivanscheurenineenvroegstadiumtestoppen,

isereenelastischpolymeerontwik-keld, diezichzelfkangenezen.InspiratiebronnenwarenderubberboomHeveabrasiliensislatexen ficusplantendiezichzelfkunnengenezenvanscheur-vormigewonden.Figuur1toonthoeeenscheurweerbijelkaargebondenwordt.

MevrouwNellissenisalswetenschapperbijhetprojectbetrokken.ZijvermeldtineenFraunhofer-berichtdateralthermohardersmeteenzelfherstellendvermogenbestaan,zoalsdeself-healinglakkenbinnendeautomobielindustrie.Elastomeren,diescheurenkunnensluitenzonderinterventievanbuitenaf,zijn nognieteerderontwik-keld.Eenprototypeisinmiddelsklaar,namelijkeenzelfherstellendeuitlaatop-hangsysteemvoorauto’s(figuur2).

Logistieke techniekenInhetscheidenvanafvalhebbendeDuitserszichgoedontwikkeld,maaroudeelektronischeapparatuurmistnogeendoelenligtvaakweggestoptindeondersteladen.HetafvalsorteringsbedrijfAlbaenDeutschePostschattendaterinDuitslandnogongeveer83miljoenoudemobieletelefoonsrondzwerven(figuur3).Op25januari2012zijndezetweebedrijveneensamenwerkinggestart.IedereDuitserwordtgevraagdoudemobieltjesbijdeDeutschePostkosteloosteverzendennaarAlba,diedewaardevollegrondstoffenkanextraherenenverhandelen.

Albaismeteenomzetvan3,2miljarden9.000werknemersdetweedegrootsteafvalverwerkerinDuitsland,naRemondis(6miljardomzet).Momenteelverwerkenze40.000elektronischeapparatenperjaar.

Scheidingstechnieken Seperatec

VoorDuitslandiseenbetrouwbaregrondstofvoorzieningzeerbelangrijk.DaaromstimuleerthetDuitseministerievanEconomieenTechnologie(BMWi)efficiëntgebruikvangrondstoffenenmaterialen.InsamenwerkingmethetDuitseagentschapvoorgrondstoffen(DERA)wordenprijzenuitgereiktvoorgrondstof-enmateriaalefficiënteproduc-ten,processenendienstenenhetdaarvoorbenodigdetoepassingsgerichteonderzoek.

Figuur 1

Figuur 2


Land | Artikel naamLand | Artikel naamDuitsland | Het sluiten van de keten van slimme materialen Duitsland | Het sluiten van de keten van slimme materialen

Eénvandezeswinnaarsvan2011washetbedrijfSeperatec.Datrichtzichop hetrecyclenvandunne-filmfotovoltaïschemodulesviadestappenvoorbehandelen,scheidenensorteren.Devoorbehandelingondersteunt eenbeterescheidingvan deafzonderlijkestoffenindezonnepanelen.In dezeeerstebehandelingwordenhet frameenaansluitdozengescheidenenvervolgensnaareenrecyclingspecialistgebracht.DespecialiteitvanhetSeperatec-procesisdescheidingvan decoatingsmetbehulpvanspeciaalontwikkeldevloeistof-fen.Bijde fotovoltaïschemodules ishetzaakom de glas-glas verbinding endeglas-halfgeleidercoatingtescheiden. Zowordtereenhogekwaliteitsecundairegrondstoffengecreëerd.Hetsorterenvan deverschillendeonderdelenvindtal gedeeltelijkplaatstijdenshetschei-dingsproces. Bevrijdvan dehalfgelei-der wordthetglasdoorgegevenaandevlakglasproducentendehalfgeleidercoa-tingvervolgensaangespecialiseerdeedelmetaalpartners.

“Om de groei van scheuren in een vroeg stadium te stoppen, is er een elastisch polymeer ontwikkeld, die zichzelf kan genezen”

Unisensor:AandekunststofzijdevandeafvalbergheefteenDuitsbedrijfUnisensoreenprobleemuitdeweggeholpen.Metdehuidigesorteringsmethodevankunststof-fenblijfteenongewenstemixvanverschillendekunststoffenbestaan.Visuele,cameragebaseerdeof anderetraditionele methodenidentificerendematerialenslechtsgedeeltelijk, omdatze vaaknietzijnteonderscheideninkleurofoverandereparameters.Kunststofkomthierdoormomenteelvooralterechtineendown-cyclingproces;eenPET-fleskomtnietterugalsPET-fles.

Eenzuivere scheidingvaneengemengdekunststoffenstroomismogelijkdoorgebruiktemakenvanlaser-spectroscopie.Hetsysteemmaaktopzeerhoge snelheidmeteenefficiënteen accuratedetectieme-thodeeengoedemateriaalidentificatievanplasticvlokkenenkorrels.Elkesoortkunststofreageertoptischandersenisdaarmeeherkenbaar.Zodraeensoortwordtherkend,schietenluchtinjectieshetineenbepaaldebaan(figuur4).MetdeDeutscherZukunftspreis2010opzakstaatUnisensorklaaromjaarlijks100.000tonaanDuitskunststofafvalteverwerken.

Bronnen• http://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinfor-

mationen/2011/maerz/defekte-kunststoffe-repa-

rieren-sich-selbst.html

• http://www.dbu.de/phpTemplates/publikatio-

nen/pdf/070512023329p3os.pdf

• http://www.saperatec.de/index.php/technologie/

recyclingverfahren

• http://www.unisensor.de/produkte/product-

details/recyclingindustrie/powersort-200.html

Auteur: Matthijs Bloemen

Meer informatieWoutvanWijngaarden


IA Duitsland

Figuur 3

Figuur 4


http://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2011/maerz/defekte-kunststoffe-reparieren-sich-selbst.html



http://www.dbu.de/phpTemplates/publikationen/pdf/070512023329p3os.pdf

http://www.dbu.de/phpTemplates/publikationen/pdf/070512023329p3os.pdf

http://www.saperatec.de/index.php/technologie/recyclingverfahren

http://www.saperatec.de/index.php/technologie/recyclingverfahren

http://www.unisensor.de/produkte/product-details/recyclingindustrie/powersort-200.html

http://www.unisensor.de/produkte/product-details/recyclingindustrie/powersort-200.html

3.8 miljoen euro voor het ‘raam’ van de toekomst uit Zwitserland.

Land | Artikel naamDuitsland | 3.8 miljoen euro voor het ‘raam’ van de toekomst uit Zwitserland.

Hetproject‘Winsmart’heeftEUexpertsovertuigd.DeexpertsvondenhetprojectvanEmpa-onderzoekerMatthiasKoebelMatthiasKoebel,hetbesteonderzoeksvoorstelinzijnklasse.EmpaishetinterdisciplinaironderzoekscentruminZwitserlandvooronderzoeknaarmaterialenenmateriaaltechnologie.Koebelsprojectgaatoverdeontwikkelingvaneenintelligentraamvoordegebouwenvandetoekomst.Deachtpartnersuitonderzoekenindustriekrijgenmeerdan3.8miljoeneurouithet7eKaderprogrammavandeEU.HalverwegeaugustusondertekendedeEmpahetverdragdatdesamenwerkingtussenallebetrokke-nenbezegelde.KoebelsTeamheeftnu670.000ZwitserseFrankentotzijnbeschikking.Het‘Winsmart’projectheeftindestrijdomhetEUbudget21concurrentenachterzichgelaten.‘Winsmart’ontwikkelttechnologieëndieisolatievanramenvannormaalgeproduceerdglasverhogenenzedoor‘schakelbaarglas’functioneeltemaken.

Een dun raam dat niets doorlaat.Dubbelglasramenbestaanuittweedelenineenaluminiumraamwerk.Ditraamwerkomsluiteen1.5tot2cmdikkeholleruimtediemetsiliconenisafgedichtenmetgasgevuld.Hetgasverhindertdewarmteoverdracht.Wat‘Winsmart’ontwikkeltiseennieuwvacuümgeïsoleerdglasdatdriemaaldunnerisdannormaaldubbelglasenbovendientweemaalbeterisoleert.Deafstandtussendetweelagenglaswordtgereduceerdtoteenafstandvantussende0.2en0.7millimeter,daarbijwordtookdewarmteoverdrachtvolledigtegengehouden.Vanwegedehogedrukdiebijditproceskomtkijkenwordendealuminiumraamwerkenvervangendooreentinlegering.Hetdubbelgaswordtineenvloeibarelegeringvantinluchtdichtgemaakt.Hetframeisdanvoordekomende30jaarluchtdicht.Hetprobleemmettinisdattinenglaszichtotelkaarverhoudenalseendruppelwatertoteennieuweregenjas,zestotenelkaaraf.Omditprocestegentegaanwordthetframevantinkortetijdonderelektrischespanninggebracht.

Rolluiken en verduisterende gordijnen straks overbodig?

Detweedefocusvan‘winsmart’richtzichopdecoatingvanramen;menonderzoektschakelbareramen.Daarmeewordtbedoeldramendiemeteendrukopdeknopkunnenverduisteren.Ophetglaswordteen100-200nanometerdunnelaagaangebracht.Hetmateriaalwordtonderextremehitteopopgebracht.Dezelaagisgevoeligvooreenkortestroomschok,hierbijwordtWolframoxidvrijgelatenendatreageertzodathetglasverduis-terd.Alshetraamvandetoekomstdehoeveelheidbinnenkomendlichtzelfkanmeten,kanhetvervolgensderamenzelfstandigverduisteren.Theoretischzouhetraamooknogwaterafstotendenkrasbestendigwordengemaakt.DaarvoorontwikkeltKoebelsteamnognieuwetechnieken.

Massaproductie in vijf tot 10 jaar mogelijk.

Indetoekomstzalhetgeheeprocesvanhetsnijdenvanglas,hetmakenvanschakelbareramenenvanraamwerkengeproduceerdonderhoogvacuüm,eengeautomatiseerdproductieprocesmoetenworden.Momenteelishetbreekpuntnoghetgebrekaandejuistrobotica.Koebelstelt:“In5tot10jaarzalheteerstWinsmartraamopdemarktzijn”.

8EuropesepartnersinhetprojectWinsmart:TechnologischesInstitutDänemarkDTIFraunhofer-Gesellschaft,ISE&IWM,Freiburg,DuitslandUniversitätLjubljana,SlovenieAGCGlassEurope,BelgiePhotoSolarA/S,DenemarkenEControl-GlasGmbH&Co.KG,DuitslandScandiaWindows,Denemerken

Auteur: Marlies Draisma, stagiair bij IA Berlijn, locatie Bern

Meer informatieWoutvanWijngaarden


IA Duitsland


Warmteopslag in Zeoliet-bolletjes

The Netherlands | Artikel naamLand | Artikel naamDuitsland | 3.8 miljoen euro voor het ‘raam’ van de toekomst uit Zwitserland. Duitsland | Warmteopslag in Zeoliet-bolletjes

© Fraunhofer IGB

Steedsvakerwordtuitbiogaselektriciteitgeprodu-ceerd.Ongeveerdehelftvandeenergiekomtbijditprocesalsrestwarmtevrij,diesoms,maarlangnietaltijdnuttiggebruiktkanwordeninbijvoor-beeldkassenofhuishoudens.Hetprobleemdaarbijisvaakdatdewarmtenietophetzelfdemomentgebruiktkanwordenalsdathetgeprodu-ceerdwordt.Bovendienwordtbiogas,vooralinDuitsland,meestalnietindebuurtvaneenkasofwoonwijkgeproduceerd.Alsoverbruggingkanwarmteopslagdienen.Detechnischeuitdagingisdanomdeverliezenzolaagmogelijktehouden.DaartoepresenteerthetFraunhoferInstituutIGBinStuttgartsamenmethetbedrijfZeoSysnueennieuwconcept.

HetideeiswarmteopteslaanmetbehulpvanporeuzeZeolietbolletjes.Ditmateriaalneemtwarmteopalshetincontactkomtmetwarme,drogelucht–energiediewordtopgeslagendoordatwaterdampbindtophetenormeopper-vlaktevandeZeoliet.Eengramvanditmateriaalheefteenoppervlakvanduizendvierkantemeter.Hetmateriaalgeeftjuistweerwarmteafalshetincontactkomtmetwater.Doortoevoervankoudevochtigeluchtkandusdeenergieopeengewenstmomentweerwordenteruggewonnen.EenvoordeelvanditmateriaaltegenoveranderwarmteopslagmethodesisdathetZeolietzelftijdensditprocesnietwordtverhit,waardoorergeenverliezenkunnenoptredenalsgevolgvanafkoeling.Bovendienisdeenergiedichtheidrelatiefhoog,erkanvierkeerzoveelwarmtewordenopgeslagenalsinwarmwater.HetFraunhoferinstituutIGBheeftnustappengezeteneenproefvan1,5litereerstkunnenopschalennaar15envervolgensnaar750liter.

Bron• http://www.igb.fraunhofer.de/de/presse-medien/

presseinformationen/2012/waerme-speichern.html

Meer informatieJoopGilijamse


IA Duitsland


Land | Artikel naamLand | Artikel naamSingapore | Ontwikkeling en toepassing van intelligente en zelfherstellende materialen in Singapore

SamenvattingHetmateriaalonderzoekinSingaporevindtplaatsbinnendetweeuniversiteitenindestadstaatendeonderzoeksinstitutenvanA*STAR.Hetonderzoekissterkgerichtoptoepassingvannieuwontwikkeldematerialen.Daaromwordtactiefgezochtnaarsamenwerkingmetprivatepartijen.

Toegepast en publiek-privaat onderzoek in A*STAR

HetAgency for Science, Technology and Research(A*Star)inSingaporeisdeparapluwaaronderverschillendekennisinstitutenenconsortiazijnondergebracht.DezeinstitutenbouwenintellectueleeigendomopentrainenonderzoekersomzobijtedragenaanhetwetenschappelijkelandschapinSingapore.BinnenA*STARishetInstituteforMaterialResearchandEngineeringspeciaalgerichtopontwikkelingvannieuwematerialen.Hetinstituutomvatvieronderzoeksgroepen:‘Design&Growth’doetonderzoeknaarferrometalenenhalfgelei-ders,‘Patterning&Fabrication’doetonderandereonderzoeknaarnanoimprinting,‘Synthesis&Integration’doetonderzoeknaarpolymerenen

organischeLEDsenzonnecellen.Devierdegroep,‘MaterialsAnalysis&Characterization’,verleentondersteunendeonderzoeksdiensten.Hetinstituutzoektactiefnaarindustriëlesamenwerkingen.

Piëzo-elektrische sensorenDr.YaoKuileidthetonderzoeknaarintelligentefunctionelematerialenennanostructurendieinreactieopeenveranderendeomgevingeensignaalafgeven.Specifiekonderzoekthijpiëzo-elektrischematerialendiewordentoegepastbijdeontwikke-lingvanbijvoorbeeldaccelerometers,meerlagigegeleiders,UV-sensorenenbatterijlozeafstandsbe-dieningen.ZoheeftdegroepvanKuieenpiëzo-elektrischecoatingontwikkelddiealstrillingssen-sorfunctioneert.Detoepassinghiervanligtinkleinemachineonderdelen.Eenanderproduct,eenUV-sensoropbasisvaneenkeramischecoating,isduurzamerengoedkoperdanbestaandeUV-meters.

Functionele zijdeEenonderzoeksgroeponderleidingvandr.Ming-YongHanwerktaantoepassingenvanzijdeindelifesciencesenhightechsector.Vorigjaarpubliceerdedegroepeenartikelwaarindeonderzoekersbeschrevenhoeogenschijnlijksimpelgekleurdezijdeverkregenwordtdoorkleurstoffentoetevoegenaandevoedingvandezijderups.Alskleurstoffenkunnenwordeningebouwd,dankanditookmetanderemolecu-len.Zijdevezelszijnflexibel,sterkenimmuno-compatibel.Datmaakthetgebruikindegezond-heidszorgpopulair.Bekendetoepassingenzijnhechtdraadendragermateriaalvoorweefselrege-neratie.Verderemodificatievandeeigenschappen

Ontwikkeling en toepassing van intelligente en zelfherstellende materialen in Singapore

Singapore

Zijderups onder ultraviolet licht en zijdecocon in daglicht en ultraviolet licht. Bron: Natalia Tansil, Leng Duei Koh and Ming-Yong Han (2012) Functional Silk: Colored and Luminescent. Advanced Materials, p. 1388-1397


Land | Artikel naam Land | Artikel naamLand | Artikel naam Singapore | Ontwikkeling en toepassing van intelligente en zelfherstellende materialen in SingaporeSingapore | Ontwikkeling en toepassing van intelligente en zelfherstellende materialen in Singapore

vanzijdedoorbeïnvloedingvandevoedingvandezijderupsisinteressantvoorditonderzoeksveld.Vervolgonderzoekconcentreertzichonderandereopuitbreidingvanhetaantaltoepassingsmo-gelijkhedeninmedischehulpmiddelen.Deonderzoekersvoorzienookverdereontwikkelingvandefunctionaliteitinhightech-toepassingen,bijvoorbeelddeontwikkelingvanonderhuidsebiosenso-renopbasisvankennisvanbio-elektronikaenbio-optica.

Aerospace ConsortiumDewereldwijdeluchtvaartindustriegroeit.Dezeindustrieenonderzoekscentrawerkensamenmetpartnersoverdehelewereldomvliegtuigenveiligerenefficiën-tertemaken.Inhetontwerpvannieuwevliegtuigenwordeninteressantenieuwetechnologieëntoegepast.Hetgebruikvancomposietmateriaalinplaatsvanalumi-niumiseenbelangrijkevooruitgangvoorhetlichtermakenvandevliegtuigen.Samenmetdeontwikkelingvanefficiën-teremotorenenslimdesigniseenslaggemaaktindereductievanhetenergiever-bruik.HetonderzoekinhetA*StarAerospaceConsortiumiseengoedvoorbeeldvanpubliek-privatesamenwer-king.Inditconsortiumzijnzeveninstitutenactiefmetintotaal1.350onderzoekerseningenieurs.Samenmetachttienmultinationalsenhetmidden-enkleinbedrijfwerkenzijaan23projecteninvijfprogramma’s:(1)Geavanceerdematerialen;(2)ProductieprocessenenAutomatisering;(3)InformatieenCommunicatie;(4)Inspectieen(Non-Destructieve)Testenen(5)ComputermodelleringenDynamica.Onderhetprogramma‘GeavanceerdeMaterialen’vindtvoornamelijkonderzoekplaatsaancomposietenencoatings.Deontwikkeldecoatingshebbeneigenschap-pendiezebestandmakentegenUV-licht,extremetemperaturenofkrassen.Zoiserookeennieuwecomposietcoatingontwikkeld,dieimpactenergievanbotsendepartikelstijdensdevluchtabsorbeert.

Onderzoek Duurzaam bouwenProfessorPangSzeDaivanhetEngineeringDesign&InnovationCentreinde

Engineering-faculteitvandeNationalUniversityofSingaporewerktonderandereaanprojectenterverbeteringvandeduurzaamheidvangebouwen.Hijdoetdaarbijonderzoeknaarzelfherstellendebetonconstructiesdoortoevoegingvancapsulesmetepoxy.Wanneerscheurtjesinhetbetonontstaan,bijvoorbeeldnalangdurigeofplotselingebelasting,brekendecapsulesenzalhetepoxydeschadeherstellen.Ditverlengtdelevensduurvanbeton.Eenanderprojectvaltookonderdecategorieslimmematerialen:onderzoeknaarmulti-functioneelcomposiet-cement.Mengingvancementmetgrafietnanodeel-tjesverbeterteigenschappenalssterkteenlevensduur,ditlaatstedoordathetmateriaalminderporeuswordt.Bovendienfunctionerendegrafietnanodeeltjesalseensensordoorhunelektrischegeleiding.Daarmeewordthetmogelijkbreukenoptesporen.Dezetechnologieënkunnengebruiktwordeningebouweneninondergrondseinfrastructuurzoalsrioleringenentunnels.

Materiaalonderzoek aan de technische universiteit

DeNanyangTechnologicalUniversityheeftgezamenlijkepromotieprogramma’smetonderandereParisTech,hetImperialCollegeinLondonendeTechnischeUniversitätMünchen.Onderzoeknaarmaterialenvoortoepassingindemilieu-sector,induurzaamwaterbeheerenduurzameenergie-opwekking,indegezondheidszorgendefensieisbelangrijkindezesamenwerkingsverbanden.DeSchoolofMaterialScienceandEngineeringleidtduizendmasterstudentenen250promovendiop,metspecialeaandachtvoordeontwikkelingvanmultidiscipli-naireexpertise.Eersteklasmateriaalanalyseen–karakterisatiefaciliteitenzijnaanwezigvoorbijvoorbeeldonderzoeknaarnanomaterialenvoorhalfgeleidersenvoorindustriëlesamenwerkingmetbijvoor-beeldwindturbineproducentVestasofvliegtuigmotorenbouwerRolls-Royce.

Zelfherstellende roestwerende coatingEenzelfherstellendecoatingvoormetalenisontwikkelddooronderzoekersvandeNanyangTechnologicalUniversityonderleidingvandr.YangLinglei.Wanneerdeze

coatingbeschadigdraakt,zaleenbescher-mendepolymeerlaagvervolgensroestvor-mingtegengaan.Indeverfzijnminusculecapsulesmethexamethyleen-di-isocyanaat(HDI)verwerkt.Wanneerdeverflaagkapotgaat,brekendemicrocapsulesopenenzalineenchemischereactietussenHDImetwatereenanti-corrosievepolymeerlaaggevormdworden.Dr.Yangzietmogelijketoepassingeningrotemetaalconstructies,vanauto’stotdeoffshore-industrie.

Bronnen• InterviewmetProfPangSzeDai,NUS,doorSusan

vanBoxtelop25-juli-2012

• InterviewmetDrMarkLimenDrYaoKui,IMRE,

doorSusannevanLoonenSusanvanBoxtelop

18-sept-2012

• www.astaraerospace.sg

• Self-Healinganti-rustcoatingdevelopedbyNTU

researchers,BusinessTimes,14-jul-2011

• MaterialResearchatNanyangTechnological

UniversitySingapore,PooiSL,MaJ,BoeyF,

AdvancedMaterials2012,24,4038-40

• NataliaTansil,LengDueiKohandMing-YongHan

(2012)FunctionalSilk:ColoredandLuminescent.

AdvancedMaterials,p.1388-1397

• NataliaTansiletal(2011)Theuseofmolecular

fluerescentmarkerstomonitorabsorptionand

distributionofxenobioticsinasilkwormmodel.

Biomaterials,p.9576-9583

• NataliaTansiletal(2011)Intrinsicallycoloredand

luminescentsilk.AdvancedMaterials,p.1-4

• www.a-star.edu.sg

• www.imre.a-star.edu.sg

Meer informatieSusanvanBoxtelenSusannevanLoon

[email protected]

IA Singapore


Land | Artikel naamLand | Artikel naamJapan | Slimme materialen voor de Japanse maatschappij van de toekomst

SamenvattingDeJapanseNewEnergyandIndustrialTechnologyDevelopmentorganization(NEDO)heeftalzijnprojectenophetterreinvanelektronica,materiaaltechnologieennanotechnologieingekaderdindeJapansevisieopdemaatschappijvandetoekomst.Deleefomgeving,hetkantoor,destadenindustriëleproductieprocessenzullendrastischmoetenveranderen,wilersprakezijnvaneenduurzamerJapansemaatschappij.GrootschaligeR&Dentechnologieprojectenzijnnietlouterenalleenmeergerichtophetversterkenvanhetconcurrentievermogen.Zijwordensteedsmeergedrevendoormaatschappelijkethema’szoalsbroeikasgasemissies,energieverbruik,vergrijzing,creativiteitencommunicatie.

IntroductieAlsagentschapvoertNEDOhetbeleidvanhetJapanseCabinetOffice(CAO)enhetMinistryofEconomy,TradeandIndustry(METI)uit.TraditioneelgevenCAOenMETIdebeleidskadersaanwaarbinnenNEDOdeversterkingvanhetconcurrentievermogenvanJapansebedrijvenenhetoplossenvanbelangrijkeonderwerpenrondenergiekanvormgeven.NEDOwerktopzijnbeurtsamenmetCAOenMETIdoorhetdelenvaninformatiedieafkomstigisuitdeR&D-entechnologieprogramma’sen-projecten,diehetopzet,bestuurtenfinanciert.Elektronica,materiaaltechnologieennanotechnologiezijndeafgelopenjarendebelangrijkstepeilersonderJapan’swetenschaps-,technologie-,innovatie-enenergiebeleidgeworden.Doorwereldwijdeverschuivingeninhetvermogenomeconomischtegroeien,verschuivendebeleidsdoeleninJapansteedsmeernaarzogenaamdethemagedrevenW&T-activiteiteneninnovatie.Indepraktijkverschuiftdebeleidsfocusgeleidelijkvanhetbedrijfslevennaarbelangrijkemaatschappelijkeonderwerpenzoals‘greeninnovation’voorduurzameenergievoorziening,slimenefficiëntenergiegebruikeneengroeneresocialeinfrastructuuren‘lifeinnovation’metthema’salspreventievegeneeskunde,innovatievediagnostiekenbehandelingsmethodenenvergrijzing.(1,2)IndemeestrecenteaanpassingvandeeconomischegroeistrategievandeJapanseoverheid,getiteld‘RebirthofJapan;A

comprehensivestrategy’zijnbehalvedezetweegebieden‘landbouw’enkleineenmiddelgrotebedrijven’’totdevierbelangrijkstebeleidsterreinenbestempeld.Deverschuivingbetekentdatbedrijvenminderalsdoelmaarmeeralsmiddelwordenbeschouwdvoorhetoplossenvanmaatschappelijkeproblematiek.(3)Voorelektronica,materiaaltechnologieennanotechnologiebetekentditdatzedeopstapzijngewordennaardevormgevingvanJapan’stoekomstigeleefomgeving,hetkantoorendestadvandetoekomst.Ookspelenzeeenrolinnieuwemethodenvoormakenvanproductenenhetleverenvandiensten(ziefig.1).

Het volledig overlaten van innovatie aan de markt vindt de Japanse overheid niet verstandig, omdat maatschappelijk gedreven innovatie met een hoog risico niet vanzelf tot stand komt

DeJapanseoverheidmiktdaarbijopondersteu-ningvanhigh risk, high rewardprojecten.Datgebeurtvooraldaarwaarbedrijvenvanwegefocusop

Slimme materialen voor de Japanse maatschappij van de toekomst

Japan


Land | Artikel naam Land | Artikel naamLand | Artikel naamJapan | Slimme materialen voor de Japanse maatschappij van de toekomst Japan | Slimme materialen voor de Japanse maatschappij van de toekomst

kortetermijnopbrengstennietmeerinvestereninditsoortprojecten.Deoverheidrichtzichvooralopsteunaanactiviteitenvoordelangeretermijn.HetvolledigoverlatenvaninnovatieaandemarktvindtdeJapanseoverheidnietverstandig,omdatmaatschappelijkgedreveninnovatiemeteenhoogrisiconietvanzelftotstandkomt.NEDO’sgrootschaligeprojectenophetgebiedvanelektronica,materiaaltechnolo-gieennanotechnologiezijndanookalsvolgtingedeeld(S=systemen;A=apparatuur,M=materialen):

I. De toekomstige leefomgeving• Fundamenteletechnologieontwikkeling

vooreennieuwegeneratiezeerefficiënteverlichtingvanhogekwaliteit(LED,OLEDenopnitridengebaseerdehalfgeleiders)(S).

• FundamenteletechnologieontwikkelingvoornieuwegrotebeeldschermenopbasisvanorganischeLEDs(zeerdun,lichtge-wicht,metzeerlaagenergieverbruik,snelleresponsengrotekijkhoek)(S).

• Technologieontwikkelingvooreennieuwegeneratiezeerbetrouwbaregassensorenvoorzeerbetrouwbarelaagvermogenalarmsystemenvoormethaanenkoolmonoxide)(A).

• Technologieontwikkelingvanultra-hybridematerialenvoortoepassinginonderandereauto’s(optischeenelektrischenanomaterialen)(M).

• Ontwikkelingvangeavanceerdetestmethodenennormenvoorde

nieuwstegeneratieorganischeelektroni-schematerialen(M).

• Ontwikkelingvaninnovatievecompo-sietmaterialenopbasisvankoolstofnanobuisjesterverlagingvandeCO2-uitstoot(M).

II. Het kantoor van de toekomst*• Gebruikvanproductietechnologieënals

resultaatvaneerderehalfgeleiderprojecten.• Ontwikkelingvaneeninfrastructuur

waarincomputersnietvoortdurendstand bystaat(S).

• ExtreemlaagvermogenICsenelektroni-schesystemen(A).

• LaagvermogenelektronicaprojectvooreenmaatschappijmetlageCO2-emissie(A).

• Ontwikkelingvan3D-chips(A).• OntwikkelingvanextremeUVlithografi-

schetechnologieënvooreenmicrofabri-cage-enevaluatie-infrastructuur(A).

• Ontwikkelingvannanobittechnologievoorultrahogedichtheidmagnetischeopnamesystemen(S).

• Consortiumvoorgeavanceerdehalfgeleidermaterialenenverwantetechnologieën(M).

III. De stad van de toekomst*• Nieuwehalfgeleidervermogenselektro-

nicaterverminderingvandeCO2-emissie(A).

• Ontwikkelingvanmaterialenenprocestechnologievoorgeavanceerdegeprinteelektronica(A).

• Ontwikkelingvaneennieuwegeneratie

zeerefficiëntecommunicatienetwerkap-paratuur(A).

• Groenetechnologieënuitbiomassavoornieuwechemischegrondstoffen(M).

• Ontwikkelingvanduurzamesupercomposiettechnologie(M).

IV. Toekomstige productieprocessen• Ontwikkelingvansubstitutenvoor

zeldzameaardmetalen(M).• Ontwikkelingvannieuwematerialen

voornano-elektronicaenbijbehorendeproductie-infrastructuur(M).

• Ontwikkelingvanbasistechnologieënvoorhetmakenvanmaterialenvoorgeordendenano-poreuzescheidings-membranen(M).

• Ontwikkelingvannieuwefunctioneleensterkerestaalsoorten(M).

V. Nanotechnologie ter ondersteuning van de bovengenoemde domeinen, waaronder geavanceerde materiaaltoepassingen.

* Deze thema’s zijn verder uitgewerkt in hierna volgende artikelen. Eerder gepubliceerde artikelen op dit gebied zijn te vinden op www.ianetwerk.nlMateriaalonderzoek voor zonnecellen in Japan, 7 mei 2012.• NanoinNIMSJapan,17april2012.• GreenNanoelectronicsProjectinJapan,

17april2012.• Lithium-ionbatterijtechnologievoor

elektrischeauto’sinJapan,30maart2012.

Bronnen• Presentatie:MasuoAizawa,“WhatChangesinthe

JapaneseS&TandInnovationSystem?”,2012,

June1,CouncilforScienceandTechnologyPolicy,

CabinetOfficeJapan.

• Presentatie:YoshiakiTojo,“ChangingSTI

StructuctureinJapan,NEDO&International

RD&DCooperation”,2012,May11,NEDO.

• Presentatie:CabinetDecision“Strategyfor

RebirthofJapan(NPU):Acomprehensive

Strategy”,2012,July31,NationalPolicyUnit

CabinetJapan,Japan.

• FY2011IntroductionofNEDOProjects,

Electronics,MaterialsTechnologyand

Nanotechnology.

Meer informatiePaulopdenBrouw


IA Japan

Figuur 1. NEDO’s leefomgeving, kantoor en stad en productieprocessen van de toekomst.


http://www.ianetwerk.nl

http://www.npu.go.jp/en/policy/policy04/index.html

http://www.npu.go.jp/en/policy/policy04/index.html

Land | Artikel naamLand | Artikel naamJapan | the office of the future　

SummaryJapanforeseesthatthefutureofficewillnotbecomparabletotoday’sofficewithregardtoinformationquantityandspeed(1).Thefutureofficewillbemoreproductiveandefficient,basedonmoreadvancedcomputerswithelectricdevicesandcomposedmaterials,allowinglargercapacitiesandhigherspeeds.Atthesametime,computercomponentsshouldbemoreenergyefficienttocontributetoalow-carbonsociety.TheJapanesegovernmenthasstimulatedthisdevelopmentthroughfocusedresearchanddevelopment.TherearesevenmajorresearchprojectsgoingonthroughtheNewEnergyandIndustrialTechnologyDevelopmentOrganization(NEDO).Theprojectsfocusonresearchintohigh-performancedevices,low-powerdevicesandinfrastructuretechnologies.Withintheseprojectsuniversitiescooperatewithcompanies.OneofthealreadycompletedprojectsthroughNEDO,thedie-bondingfilm,hasbeencommercializedforembeddedcomponentssuchassmartphones.Justlikethisproject,NEDOhopesthattheongoingprojectswillcontributetothepromotionofthefutureoffice.

DetailsCurrently,demandforinformationquantityandspeedrapidlyincreasesinJapanduetothelargeamountofsmartphonesandthepopularityofcloudcomputing.ThesevenNEDO-projectsfocuson:

(1)Thedevelopmentofinfrastructurefornormally-offcomputingtechnology;

(2)Extremelylow-powercircuitsandsystems(GreenITProject);

(3)Lowpowerelectronicsprojectforalowcarbonemissionsociety;

(4)Developmentoffunctionalityinnovativethree-dimensionalintegratedcircuittechnology(DreamChip);

(5)Thedevelopmentofnext-generationsemicon-ductormicro-fabricationandevaluationinfrastructuretechnologies;

(6)Thedevelopmentofnanobittechnologyforultra-highdensitymagneticrecording(GreenITProject);

(7)Theconsortiumforadvancedsemiconductormaterialsandrelatedtechnologies(figure.1).

Japan: the office of the future

Figure 1. Future office: various approaches to improving performance and power saving (Source: NEDO)


Land | Artikel naamLand | Artikel naamJapan | the office of the future　 Japan | the office of the future　

The development of infrastructure for normally-off computing technology

Thisprojectfocusesondevelopmentofhighspeedandlargecapacitynon-volatilememorywhichleadstozeropowerconsumptioninstandbymode(fig.2).Conventionalcomputersneedpowereveninastandbymode,becausetheirhierarchi-calstructureneedstouseavolatilememorysuchasSRAM.Underanewstructureusingbothvolatileandnon-volatilememories,computerssuchassmartphoneswithzerostandbypowerconsumptioncomewithinreach.Theproject,whichrunsfrom2011until2015,isledbyProf.HiroshiNakamuraoftheUniversityofTokyo.Toshiba,Rohm,NECgroupandRenesasallparticipate.Thebudgetwillbe45millionEurosintotal.

Extremely low-power circuits and systems (Green IT Project)

ThisprojectaimstoachieveninetypercentreductioninpowerconsumptionofLarge-scaleIntegratedCircuits(LSI)withanextremelylowvoltagebelow0.5Volts.Torealizethis,itfocusesonthedevelopmentoflogic,memory,analogueandpowersourcedevices.OtherapproachesintheprojectarethedevelopmentoftechnologyforoptimizingintegrationofdevicesintoLSIchipsandwireless/interchipcommunicationcircuitsandmulti-coretechnologyusingsoftwaretocontrolpowerconsumptionbyusingastandardComplementaryMetalOxideSemiconductor(CMOS)process.Inthisprojectfortheperiod2009-2012tencompaniesanduniversitiesparticipate,suchastheSemiconductorTechnologyAcademicResearchCenter,SystemLSICo.andUniversityofTokyo.Thebudgetis32millionEurosintotal.

Low power electronics project for a Low carbon emission society

ThisprojectaimstochallengethelimitsofpowerreductioninLSIbyusingnewdevicesbasedonnewmaterialssuchascarbonnanotubesandgraphene.Itfocusesonthedevelopmentofnon-volatilememoriesthatstoredatabyresistancevaluesfabricatedinaBack-EndOfLine(BEOL)processaswellasbasicintegration

technologiesleadingtoreductionofpowerconsumptioninLSI.BEOLisawiringprocesswithinLSIprocesses.NEDOregardsBEOLdevicesasdevicesfabricatedinaBEOLprocesswiththeuseofnewmateri-als.Thetargeteddevicesare:magnetictunneljunctiondevicestostoreinforma-tiononthedirectionmagnetization,phasechangedevicestostoreinformationonthebasisofdifferencesinthecrystalstructureofphasechangematerialsandatomswitchingdevicesthatrealizetheelectricconnectionanddisconnectionbyformationandannihilationofmetalbridgesbetweenelectrodes(fig3).Thedevelopmentofbasicintegrationtechno-logiestargetstocreatelowresistancewiringsandplugs,byusinggraphenefor

wiringsandcarbonnanotubesforplugs.Italsotargetstocreatevariation-freelowpowerCMOSdevicesusinga10-nmultrathininsulationfilm(fig.3).Thedevicesunderdevelopmentshouldmeetthespecificationsofrequiredapplicationswithlowvoltageandreducedpowerdissipation.Theproject(2010-2014)isjoinedbytheLowPowerElectronicsAssociationandProject.Thebudgetis110millionEurosintotal.

Thedevelopmentoffunctionalityinnovativethree-dimensionalintegratedcircuittechnology(DreamChip)Thecurrentapproachoftwo-dimensionalminiaturizationofwirelengthinsemicon-ductorswillmeetitslimitsinaboutten

Figure. 2. Developing memory with a new hierarchical structure allowing normally-off properties (source: NEDO)

Figure. 3. BEOL devices and basic integration technologies (source: NEDO)


Japan | the office of the future　

years,accordingtoMoore’slaw.Thisprojectfocusesonthethree-dimensionallayeringtechnologytorespondtomarketdemandforhigherspeedandlowerenergyconsumption.Oneofthenecessaryelementsforthisfuturetechnologyistoproducethrough-siliconvia(TSV)forshorterwiresandlessresistance.ThisprojectsucceededtoproduceafivemicrometersdiameterTSV.Thewaferinthewiringlayerachievedatenmicrometersultrathinstructure(fig.4).Theproject(2008-2012)isledbyProf.KazuyaMasuofTokyoInstituteofTechnologyandjoinedbytheAssociationofSuper-AdvancedElectronicsTechnologies.Thebudgetis83millionEuros.

Thedevelopmentofnext-generationsemiconductormicro-fabricationandevaluationinfrastructuretechnologiesThisprojectaimstodevelopthenewmaskandresisttechnologieswhichwillformthenewextremeultravioletEUVlithographysystems.EUVListhenext-generationoflithographyusinga13.5nanometersextremeultravioletbeam,insteadoftheconventional193nanometerswavelengthbeam.EUVLisoneofbasictechnologiesforLSIminiaturization.Thenewmaskshouldhavedefect-freemultiplelayersofreflectiveandabsorbingcoatings.Thenewmaskshouldbedesignedforpatternsoflessthantwentynanometerswidth,whichshouldbenewlydeveloped.ThisprojectfocusesonthedevelopmentofEUVmaskdefectinspectiontechnologytoguaranteethequalityofthemaskmaterials.ItalsofocusesonthedevelopmentofEUVresistmaterialswithtentosixteennanometerslevelresolutionperformance(fig.5).Thisproject(2011-2015)isledbyDr.HisamitsuWatanabeoftheEUVLInfrastructureDevelopmentCenter(EIDEC)(2)andjoinedby21companiesanduniversitiessuchasFujifilmandOsakaUniversity(fig.6).ForNEDOthisisthefirstprojectjoinedbyforeigncompaniesinordertoevaluatetheresearchanddevelopmentsubjects.Thebudgetis83millionEurosintotal.

Figure. 4. TSV forming technology and ultrathin wafers (source: NEDO)

Figure. 5. Development of a EUV mask defect inspection system and resist materials (source: NEDO)

Figure. 6. Development framework for the EUVL project (source: NEDO)


Land | Artikel naamJapan | the office of the future　 Japan | the office of the future　

The development of Nanobit Technology for Ultra-high Density Magnetic Recording (Green IT Project)

Thisprojectaimstodevelopultra-highdensitynanobitmagneticmediatechno-logy,whichwillcontributetothereduc-tionofpowerconsumptionofstoragesystemssuchasaharddisks.Generally,harddisksaccountformorethantwentypercentofthetotalpowerconsumptioninadatacentre.Thisprojecttargetstocreateharddiskswithamemorydensityoffiveterabitspersquareinch,whichistentimestheconventionalmemorydensity.Itisexpectedtoachieveamorethantwentypercentpowerconsumptionindatacentresasaresultofthesmallersizeandamountofharddisks.Itfocusesonthedevelopmentofultradensitynanobitmagneticmedia,ultrahighperformancemagneticheads,ultrahighnano-addres-singtechnologyandharddiskdrivesystems.Thisproject(2008-2012)isledbyDr.YoshihiroShiroishiofHitachiandjoinedbyToshiba.Thebudgetis40millionEurosintotal.

The Consortium for Advanced Aemiconductor Materials and related Technologies

Thetargetofthisprojectistodevelopanevaluationtechnologyforadvancedmaterialsforthreehundredmillimetrewafer.Itfocusedonthedevelopmentofspecialwiringtest-element-groups(TEGs)withjunctiondevicesandtherelatedmaterialevaluationtechnologies.Theproject,whichranfrom2009to2011wasledbytheConsortiumforAdvancedSemiconductorMaterialsandrelatedTechnologies(CASMAT)(3)andjoinedbytheJapaneseleadingsemiconductormaterialsmanufacturerssuchasJSRandToray.TheprojectfinishedonMarch2012.ThesummaryreportwillbepublishedinOctober.Thebudgetwas1.3millionEurosintotal.

Commercialized die-bonding film technology

OneofNEDO’scompletedprojectsregardingnewmaterialswasthedie-bon-dingfilmproducedbyHitachiChemical.Itisbynowsuccessfullylaunchedonthesemiconductormarket.Thenano-scalephaseseparationmechanismshavebeenfoundbyProf.TakashiInoueofYamagataUniversityandtheentailedintegratingbondingtechnologieshavebeendevelo-pedbyHitachiChemical,fundedthroughNEDO’sNanostructurePolymerProject(2001-2007)(fig.7).Hitachidevelopedtechnologyforthenano-levelcontrolofthephasedecompositionstructureoftheacrylicpolymerandepoxyresin(4).CurrentlyHitachiChemical’sdie-bondingfilmaccountsformorethanfiftypercentofthismarket.Itisbecomingadefactostandardinthetechnologyofmultilayermountingofsemiconductors.Itisanessentialtechnologyforembeddedcomponentsinsmartphonesandtablets.HitachiChemicalreceivedtheJapan’sPrimeMinisterAwardwiththisdie-bon-dingfilminSeptember2011.Likethisproject,NEDOhopesthattheongoingprojectswillcontributetothestimulationoftheofficeofthefuture.

CurrencyOneEurois101yen(asofSeptember24,2012)

Source• NEDO-FutureOffice(page11-15)

• EUVLInfrastructureDevelopmentCenter,Inc

• CASMAT

• HitachChemical-Highlights(page2)

More informationKikuoHayakawa,


IA Japan

Figure. 7. Die-bonding film technology (source: NEDO and Hitachi Chemical)


http://www.nedo.go.jp/content/100493101.pdf

http://www.eidec.co.jp/index_e.php

http://www.casmat.or.jp/

http://www.hitachi.com/rev/archive/2012/__icsFiles/afieldfile/2012/08/08/r2012_technology07_cm.pdf


Land | Artikel naamLand | Artikel naamJapan | Slimme materialen in de Stad van de Toekomst

SamenvattingViazijnagentschapNEDOheefthetJapanseministerievanEconomischeZaken,Handel&Industrie(METI)deafgelopenjareneenaantalgrootschaligeR&D-programma’sopgezetvoorderealisatievandestadvandetoekomst.Nieuwe,slimmematerialenspelenhiereengroterolinvermogens-enflexibelegeprinteelektronica,koolstofvezelversterktethermoplastenvoorauto’s,grondstoffenuitbiomassavoordechemischeindustrieenmaterialenvoorcomponentenvaneensupersneloptischcommunicatienetwerk.

IntroductieJapans visie op de stad van de toekomst vindt zijn inspiratie in duurzaamheid. Belangrijke stappen op weg naar een low carbon footprint zijn de ontwikkeling van laagvermogen elektronica, de massaproductie van superlichtgewicht auto’s, op biomassa gebaseerde grondstoffen voor de chemie, printtechnologieën voor flexibele elektronische substraten en een nieuw optisch communicatienetwerk. Voor al deze toepassingen zijn nieuwe innovatieve materialen nodig.(1)

Siliciumcarbide in de vermogenselektronica

Energieuitzonenwindmoetdeuitputtingvannatuurlijkebronnenendeopwarmingvandeaardeverminderen.Wildezeenergieeenserieuzebijdrageleverenaaneenlageremilieubelasting,danzalelektrischestroomuitdezebronnen

efficiëntermoetenwordenopgewekt,getranspor-teerd,opgeslagenengebruikt.Tegenwoordigishetovergrotedeelvandeapparatendiestroomomzettenvanwissel-ingelijkstroomofdiehettransportvanelektriciteitregelen,gebaseerdopelektronischeschakelingenvansilicium.Vermogenselektronicaopbasisvansiliciumcarbidelevertbetereprestaties.Schakelingenvanditmateriaalhebbenmaareenhonderdstevanhetstroomverliesenhebbeneen‘breakdown’voltagedatkilovoltshogerligt.Omzettersvansiliciumcar-bidebesparendusveelenergieenkunnenmethogereelektrischestromenomgaan.Bovendienkunnenzeveelcompactergemaaktwordendandehuidigeomzetters.

Omzetterswordenveeltoegepast:inenergieopwek-kingssystemenen-installaties,stroomtransportnet-

Slimme materialen in de Stad van de Toekomst

Figuur. 1 Future Town, For a Sustainable Twenty-First Century Innovative New Materials Are Changing Society. (Bron: zie noot 1).


Land | Artikel naam Land | Artikel naamLand | Artikel naamJapan | Slimme materialen in de Stad van de Toekomst Japan | Slimme materialen in de Stad van de Toekomst

werken,elektrischeauto’s(EVs),spoorwe-genenhuishoudelijkeapparaten.Efficiëntestroomomzettingiscruciaalvoorindustrie-en,waardestroomvoorelektromotoreneenbelangrijkedeelvandeproductiekos-tenuitmaakt.Omdestapvansiliciumnaarsiliciumcarbidetekunnenzettenishetnodigwafersvanhogerekwaliteitengroterediametertekunnenmaken.Nuisdegangbarediametervierinch.

In2009starttedeJapanseoverheidhetnovel semiconductor power electronicsproject.Ditprojectlooptnogtot2014.Hetbeschiktein2011overeenbudgetvanveertigmiljoeneuroenwordtgetrokkendoorHajimeOkumura,directeurvanhetAdvancedPowerElectronicsResearchCentervanhetNationalInstituteofAdvancedIndustrialScienceandTechnology.HetPartnershipforFuturePowerElectronicsTechnologyvanHitachienMitsubishiElectricwerktinditprojectsamenmetDenso,ShowaDenko,NisshinIonEquipment,NippoSteel,NipponSteelMaterialsenHitachiKokusaiElectric.

Hetdoelvanhetprojectishetontwikkelenvanproductietechnologievoordegroeivanzesinchkristallenmetbehulpvansnelleepitaxialefilmgroeienaspectenvanwaferprocessingzoalssnijdenenpolijs-ten.Voordecontinuekristalgroeizaldegasmethodewordengebruikt.t.Snelgroeiendedikkefilmszijnnodigomapparatenvoorhogervoltageinde3kVklassetemaken,hogervoltageMOSFETs*endebijbehorendeproductieapparatuur.Verderzullennieuweverpakkingstechno-logieënennieuweontwerpmethodenvoorelektronischecircuitswordenontwikkeld.OmhetsterktoenemendestroomverbruikindeIT-sectortegentegaanzullenefficiënterevoedingenwordenontwikkeld.VoorservervoedingenzijnJFETs*envoordestroomregelaarsvoorzonnestroomzijnMOSFETsopbasisvansiliciumcarbidegeselecteerd.

Organische materialen voor geprinte elektronica

Apparatenmetinformatieschermenzoalstabletsenelektronischpapiermoetengemakkelijkerhanteerbaarworden:lichteringewichtenflexibeler.Deproductietech-

nologieënvoorditsoortschermenmakennugebruikvanvacuüm,hogetemperatu-renenanderevaakextremeomstandighe-den.Allestappeninhetproductieprocesvergenveelelektriciteitenmaterialen.Toepassingvanprinttechnologiekanveelenergieenmateriaalbesparen.Dezetechnologiekanbijvoorbeeldwordeningezetomaandelopendebandelektroni-schesubstraten,zoalsbijvoorbeeldvoorschermenopA4-formaatteproduceren.Vooreencontinuprintprocesbijlageretemperaturenzijnnieuwematerialennodig.Hetgaatbijvoorbeeldomorgani-schehalfgeleiders,elektrischgeleidendematerialenenisolatiematerialendiebijlagetemperaturenuitharden.OokmoetenernauwkeurigerpositioneringsmethodenvandeTFTs*voorschermenkomen.DeproductievanTFT-arraysvanongeveereenmeterisinonderzoek.(2)

Verderwordenverschillendemethodenbestudeerdomelektronischepapiertemaken.DatkandanopdegeprinteTFT-arraysaangebrachtworden.Elektronischpapierensoortgelijkeschermenmakengebruikvanchromogenematerialen,dieonderinvloedvaneenelektrischveldkleurendirectofindirectkunnenschakelen.Ditsoortmaterialenkanookvankleurveranderendooranderestimuli,zoalslichtofwarmte.Sommigematerialenreagerenopgasdeeltjesindeluchtdiezuurofbasischzijn.Vandegeprinteelektronicazijndusookdruk-temperatuur-,licht-ofgassensorentemaken.GecombineerdmetTFT-arrayskunnenslimmesensorenwordenontwikkeld.(3)

DeJapanseoverheidondersteuntviaNEDOeenvijfjarigprogrammavoordeontwikke-lingvanmaterialenenprocessenvoorgeavanceerdegeprinteelektronica.Hetprogrammaisin2011gestart.Hetbudgetvoor2011wasbijna24miljoeneuro.AanditprogrammawerkendebedrijvenRicoh,ToppanPrinting,BridgestoneenDaiNipponPrintingmee.Dewetenschappe-lijketrekkervanhetprogrammaisprofessorTakaoSomeyavandeUniversityofTokyo.DeuitvoeringisondergebrachtbijdeJapanAdvancedPrintedElectronicsTechnologyResearchAssociation.

Koolstofvezelversterkte thermoplasten

DitjaarzalprofessorJunTakashihetontwikkelingsprogrammavoorduurzamehyper-composiettechnologieafronden.Koolstofvezelversterktethermoplasten(CFRTP)kunneneenbelangrijkebijdrageleverenaanhetlichtermakenvanauto’s.Koolstofvezelversterkteharsenzijnlichtensupersterkinvergelijkingmetstaal.Verschillendeonderdelenvandeautolenenzichvoorvervaardiginguitcompo-siet.Vlakkeonderdelenzoalsdemotorkapendak,debagageklep,vloer-endeurpane-lenkunnenvervangenwordendoorCFRTP,maarookcomponentenalshetdashboard,deradiatorsteunen,demotorafdekkingendaksteunenkunnendoorthermoplastischecomposietmaterialenwordenvervangen.Daarvoorisweleensnelproductieprocesnodigdatgeschiktisvoormassaproductie.Takahashiendedeelnemersaanditprogrammahebbennuverschillendeprocessenontwikkeldvooreengoedehechtingvandekoolstofvezelaandeharsendieptrek-enblaasvormtechnologieommetgrotesnelheidprepregsheetsentapesineenmalomtevormen.

Inditprojectisookgewerktaanverbin-dingstechniekenvoorCFRTP-componentenonderlingofmetmetalen.Datkanmetbehulpvanwarmteendruk;hetlagesmeltpuntvanthermoplasteninvergelijkingmetdemeestemetalenkomtdaarbijgoedvanpas.Hetdoeliseenproductieprocesdatkanomgaanmetallerleiverschillendeafmetingenvanteverbindencomponenten.Eenvierdeonderdeelvanhetprogrammawasonderzoeknaarderecycleerbaarheidvandezethermoplastenenhetkwantificerenvandebijdrageaanverminderingvandemilieubelasting.(4)

AanhetprojecthebbenTorayIndustries,MitsubishiRayon,ToyoboenTakagiSeikomeegewerkt.In2011washetbudgetnogvijfmiljoeneuro.

Chemische grondstoffen uit biomassa

Aardolieisdegrondstofvoordemeesteeindproductenindechemischeindustrie.Ongeveertwintigprocentvandeoliepro-


Japan | Slimme materialen in de Stad van de Toekomst

ductiegaatnaardeproductievanchemica-liën.NetalsanderelandenonderzoektJapandeoverschakelingnaarbiomassadienietmetdehumanevoedselketenconcurreertalsgrondstof.Hetterugbren-genvandeCO2-emissiesgebeurtnietalleendoorbiobasedchemicaliëntegebruiken,maarookdoordeheleproductlevenscyclustebeschouwenenmogelijkhedenzoalsrecycleren,herge-bruikenofcomposterentebenutten.

DeresearchinJapanrichtmetnameopdeontwikkelingvaneengeïntegreerdproductieprocesopbasisvangasvormigechemischegrondstoffenenuitbiomassa.Hetbeginpuntvormtdeenergiezuinige,zeerefficiënteproductievandeopbiomassagebaseerdegrondstoffen.Indeperiode2011-2013werkenzevenconsortia**aan:

1. Debiotechnologiedietengrondslagligtaanhetproductieprocesvandicarbonzu-renvoorhetmakenvannylon,aaneen

fermentatieprocesvoordegrondstoffenvannylonmetbehulpvanmembranenenaandeproductievanhetbenodigdemonomeerdoorchemischeomzetting.

2. Deontwikkelingvanelastischevezelsmettetrahydrofuraan(THF)afkomstigvanhoutachtigebiomassaenverkregenuitfurfural.

3. Eenmethodevoorthermochemischeconversieenmicroreactor-technologievoordeproductievanopligninegebaseerdeharsenalsalternatiefvoorfenol-enacrylharsenmeteigenschap-pendieaardoliegebaseerdeharsenniethebben.

4. Desynthesevannuttigeverbindingenuitglycerolendieafkomstigzijnvandebiodieselproductie.Hiervoorwordteenkatalytischprocesontwikkeldmetkoper,datrelatiefweinigkostenwerktondergematigdereactiecondities.

5. Deontwikkelingvanlichtereengroenereauto-onderdelenmethogesterktenanovezelsenpolymerenopbasisvancellulose.

6. Deproductievanbio-polymerenvoorschokabsorberendeenvuurbestendigestructuurdelenvoorkantoorapparaten,interieurdelenvanauto’s,polyurethaan-schuimen,luchtfiltersinauto’s,antibacteriëlemaskers,sterkevezelsen‘bubbeltjesplastic’.Nieuwebiopolyesterswordenvervaardigduitplantenoliënenderestproductenuithetproductieprocesvanplantenoliën.

7. Deontwikkelingvanefficiënterepro-ductieprocessenvoorpolymelkzuur(PLA).

Snel optisch netwerk met hoge capaciteit

Indestadvandetoekomstzaldedichtheidvaninternetverdertoenemen.Eenvoudigtoegankelijkecommunicatiegroeitinpopulariteitomdathetbijdraagtaaneencomfortabelereleefomgeving.Steedsmeerapparatenwordenviainternetgeregeldengemeten.Toenemendinternetgebruikkanleidentoteenenormegroeiinhetenergieverbruik,tenzijnieuwe,energiezui-nigeapparatenencomponentenwordenontwikkeld.Eenultrahigh-speedoptischnetwerkuitlaagvermogenapparatenmetoptischesystemenenschakelingenvoordataprocessingmaaktdewachttijdenvoordownloadskorter.Ditmaaktdeuitwisse-lingvanultrahigh-definitionvideo’senfilmsenverdereverspreidingvancloudcomputingmogelijk,zonderdathetenergieverbruikdrastischomhooggaat.

Materialenspeleneenbelangrijkerolbijdeontwikkelingvanstandaardlaagvermogenmodulesvoorgenetwerktecommunicatie-apparaten.VoordesystematiseringvanditsoortnieuwezeerefficiëntenetwerkenwerktJapanaaneendemonstratieprojectdateenlaagvermogen10Tbps-klasseedgeroutersimuleertmetdebijbehorendetechnologievoorhetmeten,besturenenanalyserenvandataverkeer.Verderwordtgewerktaaneenultrahigh-speedLAN-SAN(LargeAreaNetwork-StorageAreaNetwork)doordeontwikkelingvaneenoptischeNICdiezestigprocentminderenergiegebruikt.Hiervoorvindenexperimentenplaatsmet72Gbpstransportvanongecomprimeerdesuper-highvisiondata.Daarmeekangetestwordenofgrotevolumesaandata,zoalssuper-highvision(ultrahigh-definition)videobeeldenverzondenkunnenworden.

Figuur 2 For faster speed and larger capacity Next generation Optical Network Devices (Bron: zie ref. 1).


Japan | Slimme materialen in de Stad van de Toekomst Japan | Slimme materialen in de Stad van de Toekomst

Deontwikkelingvaneendergelijkgeavanceerdoptischnetwerkenvantechnologievooreenhighperformanceinfrastructuurvangenetwerktelaagvermo-genapparatenstondcentraalinhet‘next-generationhigh-efficiencynetwor-keddevicetechnology’-projectonderleidingvanprofessorTohruAsamivandeUniversityofTokyo.BehalvedeuniversiteitwarendePhotonicsElectronicsTechnologyResearchAssociation,hetInternationalSuperconductivityTechnologyCenterendeJapanBroadcastingCorporationuitvoer-dersvanditvijfjarigproject,datin2011werdafgerond.

*JFET=junctiongatefield-effecttransistor.

*MOSFET=Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor

*TFT=ThinFilmTransistor

**1.TorayIndustries,Inc./KyotoUniversity2.MitsubishiChemicalCorporation/Oji

PaperCo.,Ltd.3.SumitomoBakeliteCo.,Ltd./Mitsubishi

RayonCo.,Ltd./KyotoUniversity,4.DaicelCorporation/OsakaUniversity5.KyotoUniversity/KyotoCity/Mitsubishi

ChemicalCorporation/DICCorporation/OjiPaperCo.,Ltd.,

6.KANEKACORPORATION/BIOBASECorporation/KansaiChemicalEngineeringCo.,Ltd./Bio-energyCorporation/UniversityofTokyo/OsakaUniversity,

7.UNITIKALtd./KyotoInstituteofTechnology/MusashinoChemicalLaboratoryLtd.

Bronnen• FY2011IntroductionofNEDOProjects:

Electronics,MaterialsandNanotechnology,

NEDO2011.

• Zieookeldersindezespecial:Japanseinnovaties

inflexibelegeprinteelektronica.

• Zieook:Japan:Ontwikkelingvanelektronisch

papierinkleur.

• Zieookeldersindezespecial:Japansnieuwe

nationalecomposietencentrumvoordeauto-en

vliegtuigindustrie.

Meer informatiePaul op den Brouw,


IA Japan




http://www.agentschapnl.nl/onderwerp/japan-ontwikkeling-van-elektronisch-papier-kleur

http://www.agentschapnl.nl/onderwerp/japan-ontwikkeling-van-elektronisch-papier-kleur


Land | Artikel naamLand | Artikel naamJapan | Japans onderzoek naar zelfhelende materialen

Japans onderzoek naar zelfhelende materialen

SamenvattingJapanisactiefopgebiedvanzelfhelendematerialen,waarbijsteedsmeergekekenwordtnaarzelfherstel-lendemechanismenuitdenatuur.HierondervolgenvoorbeeldenvanprojectenbijJapanseuniversiteiteneninstituten.

Redox-stimulusProf.AkiraHaradavanOsakaUniversitydeedeindvorigjaareenbelangrijkeontdekking.Hijcreëerdelevendeorganismenmetredox-stimulireactieveenzelfhelendeeigenschappen.Redoxreacties,elektronenuitwisselingtussenmoleculenofionen,zijnbekendvanbatterijen,maarvormenookdebasisvoordeopslagenomzettingvanenergieinbiologischeprocessenenorganismen.Haradaontwikkeldeeensysteemmetontvangende(host)enbezoekende(guest)polymeren.Deontvangen-depolymeerisbewerktmetferroceen,eenorganometaalverbindingdieijzerbevat,debezoekendepolymeerisbewerktmetcyclodex-trine.Doorderedoxpotentiaalinferroceentevariëren,slaagdeHaradaerinomdemoleculairetoestandteschakelentussenneutraalenpositief/negatiefion,waarmeeookdesubstantieschakeltvangeleiachtigesubstantienaarvastestof.Hetprojectiseenvandesuccessenvanhetlabvan

Harada,deSupramolecularSciencegroup,vanhetDepartmentofMacromolecularScience,OsakaUniversity(1),datzichrichtopkunstmatigesystemenvoorzelfhelendeenzelfreproducerendematerialen.Daarbijonderzoekthijvooraldeinteractietussenmoleculenenhoedezeinteractietemanipulerenis.Hetkandaarbijgaanomduurzameplasticmaterialen,maarookommedischeofbiobasedmaterialen.

Licht als stimulusNationaalonderzoeksinstituutAIST(2)heefteenmateriaalontwikkelddatkanschakelentussengeleienvastestofmetbehulpvaninkomendlicht.Metbehulpvanfoto-isomeriekunnenkrasjesinlichtgevoeliggeleiachtigmateriaalinkortetijdwordengerepareerd.Hetmechanismeheeftgeenexternematerialennodig,envindtplaatsondernormalecondities.Deonderzoekersverwachtendanooktoepassingenvooropdemarktgangbare

Hereniging van een in twee gedeelde hydrogel (Bron: Nature Communications, oktober, 2011)


Land | Artikel naam Land | Artikel naamLand | Artikel naamJapan | Japans onderzoek naar zelfhelende materialen Japan | Japans onderzoek naar zelfhelende materialen

gels,zoalscosmeticaenindustriëleverdikkingsmiddelen.Deresultatenzijninmei2012gepubliceerdinhetAmerikaansetijdschriftLangmuir(3),entegelijkertijdgepresenteerdtijdenseenevenementvandeJapanseSocietyofPolymerScienceinYokohama.OnderleidingvanMasaruYoshidarichttendeonderzoekersvandeSmartMaterialsGroupvanhetNanosystemResearchInstitutevanAISTzichopeengeleiachtigecomposietbestaandeuitmicropartikelenvloeibaarkristal.Eenvanazobenzeenafgeleidfotoreactiefmateriaalrepareertschadeaanhetoppervlakvaneenmateriaaldoormiddelvancis-trans-(foto-)isomerie.Ditprincipeverwijstnaartweemoleculairestructuren,waarbijdemoleculennaastelkaar(cis)oftegenoverelkaar(trans)liggen.Onderultravioletlicht(365nm)schakeltdestructuurvantransnaarcisenverandertdevastestofineengelei.Onderzichtbaarlicht(435nm)gebeurthetomgekeerde.Proevenlietenziendatkrasjesvantweemillimeterdiepverdwenennatiensecondenonderultravioletlicht.Detemperatuurwasmet32gradenietsonderdefasetransitietemperatuurvanhetvloeibaarkristalvan35,5gradenCelsius.Hetmateriaalverkleurdewaarhetwasbelicht,maarhadnaeendagweerdeoorspronkelijkekleurterug.Deonderzoekerswillenverderonderzoekenofdeschakelingtussencisentransookmetanderegolflengtesenandermateriaaldanazobenzeenderivatenmogelijkis.Deonderzoekerswillenuiteindelijkesamenwerkenmetbedrijvendienieuwematerialen,gelsencoatingsontwikkelen.

Heling zonder stimulusHideyukiOtsukavanKyushuUniversity(4)richtzichopeenmethodediegeenstimulusnodigheeftomhetzelfhelendemechanismeingangtezetten.HijmaaktdaarbijgebruikvanDABBF,kortvoordiarylbibenzofuranon,eenpolymeeroplossingwaarvanderadicalenvoortdu-rendafbrekenenweeropbouwen.Beschadigdmateriaaldatnavijfdagenweeraanelkaarwerdgezetwasnaeendagweerzosterkalsvoorheen.Otsuka’sonderzoek,datdeelsgefinancierdwordtdooragentschapvoorfundamenteelonderzoekJSPS(5),kreegvorigemaandde

PolymerScienceAwardvandeJapanSocietyofPolymerScience(6).Hetonderzoekheefteenprominenteplaatsindeoverheidsplan-nenopgebiedvanGreenInnovation,geformuleerddoordeCouncilforScienceandTechnologyPolicy(CSTP,7).Otsukavoorzieteerstetoepassingeningebiedenwaareenexternestimulusmoeilijkis,zoalsinderuimteenbijmedischetoepassingenzoalskunstmatigeorganen.Eenpuntvanaandachtvoordatlaatsteisdeveiligheidvoorenacceptatiedoorhetlichaam:dehuidigesamenstellingvandeoplossingisorganisch.

Bronnen• HaradaLab,OsakaUniveristy:www.chem.sci.

osaka-u.ac.jp/lab/harada/eng/index.html

• NationalInstituteofAdvancedIndustrialScience

andTechnology:www.aist.go.jp

• Zie:http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/

la3001784

• OtsukaGroup,KyushuUniversity:http://

takahara.ifoc.kyushu-u.ac.jp/otsuka-group/

• TheSocietyofPolymerScience:www.spsj.or.jp/

english-index.htm

• JapanSocietyforthePromotionofScience:

www.jsps.go.jp/english/e-jisedai/data/green/

GR077_e-outline.pdf

• CouncilforScienceandTechnologyPolicy:

http://www8.cao.go.jp/cstp/english/

Meer informatieRobStroeks


IA Japan

Aurtonomous Self Helaing Bron: Kyushu University

Helingproces (Bron: AIST)(a) Voor lichtinval (gel); (b) na inval ultraviolet licht (vast) ; (c) na inval zichtbaar licht (gel)


http://www.chem.sci.osaka-u.ac.jp/lab/harada/eng/index.html

http://www.chem.sci.osaka-u.ac.jp/lab/harada/eng/index.html

http://www.aist.go.jp

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/la3001784

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/la3001784

http://takahara.ifoc.kyushu-u.ac.jp/otsuka-group/

http://takahara.ifoc.kyushu-u.ac.jp/otsuka-group/

http://www.spsj.or.jp/english-index.htm

http://www.spsj.or.jp/english-index.htm

http://www.jsps.go.jp/english/e-jisedai/data/green/GR077_e-outline.pdf

http://www.jsps.go.jp/english/e-jisedai/data/green/GR077_e-outline.pdf

http://www8.cao.go.jp/cstp/english/

Land | Artikel naamLand | Artikel naamJapan | Japans nieuwe nationale composietencentrum voor de auto- en vliegtuigindustrie

Japans nieuwe nationale composieten-centrum voor de auto- en vliegtuigindustrie

SamenvattingDeJapanseoverheidwerktaaneennieuwR&D-entestcentrumvoorcomposietenomdekostenvanmassageproduceerdekoolstofvezelversterktethermoplastenvoordeauto-industrieteverlagen.Inhetcentrumwerkenoverheid,luchtvaartenauto-industriesamenmetuniversiteitenaanpraktischeproces-technologieënenhettestenvannieuwematerialenopallerleiaspectenvanveiligheid.

IntroductieRuim veertig jaar geleden begon het Japanse bedrijf Toray als eerste met de productie van koolstofvezels (carbonfiber, CFs*). Daarom heet dit materiaal, wanneer het vermengd is met uitgeharde hars in de volksmond ook wel carbon. De bijzondere eigenschap-pen van deze vezels maken dat ze vooral geschikt zijn voor toepassingen waar de combinatie van sterkte en laag gewicht belangrijk is. De makers van golfclubs en vishengels benutten dit bijzondere materiaal als eersten. CFs zijn nu een integraal onderdeel geworden van het materiaal-, proces- en productontwerp van talloze constructies en producten. Ingebed in hars maken ze vijftig procent uit van het structurele gewicht van de Boeing 787. Daardoor is de “Dreamliner” veel lichter dan eerdere generaties vliegtuigen, wat tot forse energiebesparing heeft geleid. Toray is al jaren Boeings partner in de ontwikkeling van deze vezel voor vliegtuigtoepassingen. Ook is het CFs gaan leveren aan Mercedes-Benz. Toray is nu ‘s werelds grootste vezelproducent.

OmdegroeiendebehoefteaanCF-materialenhethoofdtekunnenbiedenisTorayvanplanzijnjaarlijkseomzetindriejaarnaartwintigmiljardeurotebrengen.Ditiszestienprocentmeerdandehuidigegroeiverwachtingaangeeft.Omdattebereikenzalhetbedrijfbijnaeenkwartmeermoeteninvestereninfabriekenenmachinesvoordeproductievandeschachtenvangolfclubs,textielvoorairbags,zwempakkenenveleanderespecialistischeproducten.InjulibegonToraygeldindemarktoptehalenomzijninvesteringsplanvandrieeneenhalfmiljardeurovoordekomendedriejaartekunnenrealiseren.(1)

Koolstofvezelversterkte plastics voor de auto

Degroeiendebehoefteaanlichtgewichtmaterialen

isvooreendeelhetresultaatvandesuccesvollestructureletoepassingvankoolstofvezelversterkteplastics(CFRPs*)invliegtuigen,zoalsookStorkFokkerdiecombineertmetaluminiumonderdeproductnaamGlare.Dehogeeisenaanveiligheidenbetrouwbaarheidvanvliegtuigmaterialenhebbengeleidtotdiepgaandonderzoekenontwikkelingvanlichtgewichtkunststofcomposie-tenmetbijzondereprestaties.Daardoorvoldoenzeaandestrengeluchtvaarteisen.HetgevolgisweldatdekostenvanCFRPsvoorlucht-enruimte-vaarttoepassingennoghoogzijn.Desondankswordenzevanwegehunbijzondereeigenschappensteedsaantrekkelijkervooranderetoepassingen,zoalsbijvoorbeelddebladenvanwindmolens,brugdekkenenracefietsframes.Vaakgaathetdanomtoepassingenoprelatiefkleineschaalvanenkele,tientallentotenkeleduizendenstuks.

CFRPslijkenookbijzondernuttigvoorgewichts-verminderingvanauto’s.DaaromzijnerinJapannetalsinbijvoorbeeldDuitslandstrategieënontwikkeldomdekostenvanCFRPsbijgrootscha-ligeproductievoorlichtgewichtauto’ssterkomlaagtebrengen.ErzijnveelgoederedenenomCFRPsinauto’stoetepassen,zoalsverbeteringvanderijeigenschappen,lagerbrandstofverbruik,roestbestendigheid,recyclebaarheidendemultifunctioneleenesthetischeeigenschappen.Tochzijnlage(re)productiekostenendemogelijk-heidvanmassaproductieuiteindelijkdebelang-rijkstefactorenrondtoepassingindeautomobielindustrie.

Op weg naar milieuvriendelijker auto’sInJapankomttwintigprocentvandetotaleCO2-emissievoorrekeningvandetransportsector.Deautoneemtdaarvannegentigprocentvoorzijnrekening.Doorzuinigerauto’s,verminderingvan


Land | Artikel naam Land | Artikel naamLand | Artikel naamJapan | Japans nieuwe nationale composietencentrum voor de auto- en vliegtuigindustrie Japan | Japans nieuwe nationale composietencentrum voor de auto- en vliegtuigindustrie

verkeerscongestieenmilieuvriendelijkerrijgewoontenisdeuitstootsinds2001alaanhetteruglopen.In2009wasdeuitstootgedaaldtot229miljoentonCO2.Dezeuitstootlagbinnenhetdoelomin2010op250miljoentonuittekomen.

OpditmomentrijdenerinJapanruim58miljoenpersonenauto’senruim12miljoenvrachtauto’srond.Hetaantalpersonen-auto’sneemtdelaatstetienjaartoemetjaarlijksietsminderdaneenprocent.Hetaantalvrachtauto’sneemtjaarlijksjuistmetietsmeerdaneenprocentaf.Deafgelopentienjaarishetaantalminipersonen-envrachtauto’senhetaantalgroteauto’saanzienlijkgegroeid.Hetsegmentvankleineauto’senkleinemiddenklassersdatnogwelhetgrootstis,neemtaf.Delaatstejarenwordenerjaarlijksachttotnegenmiljoennieuwepersonenautoenruimeenmiljoenvrachtauto’senbussengeproduceerd.HiervanwordtongeveerdehelftinJapanverkocht.Devoorkeurvoormilieuvriende-lijkeelektrischeauto’sgroeit,evenalsdievoormilieuvriendelijkeluxeauto’smethunbijzondererijeigenschappen.(2)

Waarhetnaartoegaatblijktuitdeuitdagendeconceptauto’svanToyotaenhetJapaneseAutomobileResearchInstitute(JARI)voorhetmini-ennormalesegment.Toyotamiktsinds2007opeen420kilozwarehybrideelektrischeauto,het1/Xconcept.HetJARIkwamin2009meteennoglichterenergkleinelektrischvoertuigvandriehonderdkiloindeschijnwerpers,deJARIC.ta.Deaccu’sindezeauto’szijnzwaar,maardeauto’szelfzijnzeerlichtdoortoepassingvancomposieten.InhetluxedomeinmoetdeItaliaanseLamborghiniSestoElementoslechts999kilogaanwegendankzijdetoepassingvanmeercarbon.

Massageproduceerde lichtgewicht auto’s met thermoplastische CFRPs

Inmassageproduceerdelichtgewichtauto’stegenlagerekostenopbasisvanCFRPsmoeteneentransitieindeauto-marktmogelijkmaken.Japanheefteenstrategieomdezeontwikkelingteondersteunenenversnellen.Hetconceptvandeoverheid,deindustrieenuniversi-

teitengaatuitvaneeneerstemassaproduc-tievantweehonderdduizendauto’sperjaar;achthonderdperdag;vijftigperuur.OmeenautotemakenzoalsdeToyota1/XofdeJARIC.tadieslechtseenderdewegenvandegangbarepersonenautovanbijna1.400kilo,ishetgebruikvanthermohar-dendeCFRPsgeenoptie.Hetgewichtishetprobleemniet,maardeproductietijd,dekostbarematerialen,grotendeelshandma-tigeproductieendegeringerecycleerbaar-heidzijnwelproblemen.Mogelijkisookdeveiligheideenprobleem.Deuithardingvandeharsduurttelangenvindtmeestalplaatsineenautoclaaf.Hierdoorishetvrijwelonmogelijkhetproductieprocesvanbatchgewijsnaareencontinuprocestebrengen.Daarommoethetgebruikvanthermoplastische CFRPs(CFRTPs*)uitkomstbrengen.Inditgevalgaathetnietomdeontwikkelingvaneenintegralecomposietstructuurvanhetautochassis,zoalsbijdedriehonderdkiloauto,maaromdevervangingvanallerleistalenonderdelenzoalsmotorkap,dakpanelen,bagagecompartiment,binnenpanelenvandedeuren,radiatorondersteuningmetvezelversterktethermoplastenonderdelen.Opdezewijzekanhetgewichtvaneen‘gewone’autovan1.380kiloautometeenderdewordenverminderdtot970kilo.(3)

Hetonderzoekconceptkiestdaaromvoorhetontwikkelenvaneenprocestechnolo-gievoordemassaproductievanvezelver-sterktethermoplasten.Demateriaalkostengaanbijgebruikvanthermoplastensterkomlaag.Datkomtomdateenefficiëntergebruikvankoolstofvezelmogelijkis,goedkoperePP/polypropeenofPA/polyamideharstoegepastkanwordeneneenefficiënterprepreg-systeemkanwordengebruikt.Deproductiekostenkunnenomlaagdoordateensnelleproductiecyclusviathermovormenkanwordenontwikkeld,duszonderuitharden.IndeautomobielindustriegenietPPvoorkeurvanwegedelagedichtheid.KoolstofvezelversterktePPcombineertdehogestijfheidensterktevankoolstofvezelmetlichtgewichtPP.KoolstofvezelcomposietengecombineerdmetsterkgeoriënteerdPPinplaatsvaneenvoudigPPhebbenbeteremechanischeeigenschappeneneenhogereinslagweerstand.

Nationaal R&D programmaHetconceptisondertussenbeproefdineenvierjarignationaaltechnologiepro-grammavanMETI/NEDO*meteenbudgetvanveertigmiljoeneuro.Hetwordtin2012afgerond.EensamenwerkingsverbandonderleidingvanprofessorJunTakahashi

Figuur 1. Discontinuous fiber reinforced sheet (bron. Ref. 3).


Japan | Japans nieuwe nationale composietencentrum voor de auto- en vliegtuigindustrie

vandeuniversiteitvanTokioheeftmetcontinueendiscontinuevezelsversterktesheets(ziefig.1)entapeprepregs(ziefig.2)ontwikkeld.Dezekunnenviathermo-vormenofblaasvormeninéénminuutwordenomgezetineenauto-onderdeel.VerderisonderzochtofCFRTPsonderlinggoedverlijmdkunnenwordenenofereengoedehechtingmetmetaalmogelijkis.TotslotisergekekennaardemogelijkhedenvanreparatieenrecyclingvanCFRTPauto-onderdelen.(3,4)

HetprogrammaleertdatmetCF/PPplaatmateriaaldattweemaaldikkerisdannormaalautostaalplaateengewichtsreduc-tiemeteenderdekanwordenbereikt.Deelastischespanningisgroterdanbijstaal,waardoorCF/PPmindersneldeukt.Hetmateriaaldelamineertniet.Daardoorheeftheteenhogeenergieabsorptiecapaciteitenishetsterkerrondgaten,snedenenhoeken.BovendienkanCF/PPplaatmateri-aalverlijmd,gerepareerdengerecycledwordendoorgebruiktemakenvandethermoplasticiteit.DezeeigenschappenmakendatCF/PPuitstekendtegebruikenisvoorhetmakenvannieuweconstructiesenproductieprocessen.

Nieuw nationaal R&D- en testcen-trum voor composietmaterialen

Omdathetprogrammaeensucceswas,gaatMETInueenvolgendestapzetten.BijdeNagoyaUniversitywordteenindustrieelondersteuningscentrumvoordeontwikke-lingvaneennieuwegeneratiecomposiet-materialenopgezet.IndeChubu/Nagoyaregiozijnveelgeavanceerdevliegtuig-enautofabrikantentevinden.Debedoelingisdatbedrijven,academischeinstellingenenoverheiddaargaansamenwerkenaangrootschaligevormgevingstechniekenvoorcomposietmaterialen,vooralCFRTPs.Verderwordengenormaliseerdetestme-thodenopgezetenstaanvuur-enhittebestendigheidenbrandveiligheidonderdeaandacht.Ookdeeffectenvanblikseminslagenduurzaamheidzullenaandachtkrijgen.OpdezemanierwildeoverheideenbijdrageleverenaandeontwikkelingvangoedkopeCFRP-procestechnologieën.Hetzalvooralgaanomhetrealiserenpraktischeproductie-technologieendeintegratievanconstruc-

tieveauto-onderdelenvoorlichtgewichtelektrischeauto’s.Dekennisenkundeuitdevliegtuigindustriekomtdaarbijuitstekendvanpas.

Behalvedegenoemdepartijenzullenookvliegtuig-enruimtevaartorganisaties,zoalsJADC*,RIMCOF*enC-ASTEC*(Chubu-AerospaceTechnologyCenter)deelnemen.VerderdoenvanoverheidszijdeJAXA*enAIST*meeaanditcentrum.METIbeargu-menteertzijnsteunvanuitdeachterstands-positiedieJapanheeftvergelekenmetsamenwerkendeorganisatiesrondBoeingenAirbusenhetFransePINETTEinhetWesten.UpstreamisJapansterkmetbedrijvendieactiefzijnindeontwikkelingvannieuwevezelsenharsen.Downstreamheeftheteenaantalsterkeautoproducen-tenenvliegtuigbedrijven.InhetmiddenvandeketenisJapanechterzwak.Hetgaatdanomdeopschalingvanprocestechnolo-gieendeontwikkelingvanevaluatie-entestmethoden.VaakmoetenJapansebedrijvennaarhetbuitenlandvoorprocestechnologischekennis.VoorbeeldenvoorJapanzijnhetNationalCompositeCenter(NCC)inBristol/UK*,AMRCinSheffield*,ALCAS*ofDINAMIT*.METItrektnegentienmiljoeneurouitvoorditnieuwecentrum,datnetalsinGroot-BrittanniëhetNationalCompositeCenter

(NCC)gaatheten.(5)

HetJapanseNCCgaatdeleemteindeJapansecomposietproductieketenopvullen.Hetisdebedoelingdatdeelne-mersaanhetcentrumvoorhunlidmaat-schapengebruikvandefaciliteitengaanbetalenenergaansamenwerkenaanonderzoekenontwikkelingmetanderepartijen.Inaprilditjaariseenbegingemaaktmethetopzettenvandeorganisa-tie.TotaprilvolgendjaarwordtgewerktaanhetinrichtenvandeR&D-entestfacili-teiten,zodatvanafdatmomentprojectenkunnenstarten.Demeestbelovendemassaproductietechnologievoorhetcentrumisthermovormenvansheet molding compoundsenglasmatthermoplastenenprepregs.

IATokioheefteenoverzichtgemaaktvanallebelangrijkeJapansespelersopditgebied,datopaanvraagverkrijgbaaris.*AIST =NationalInstituteofAdvancedIndustrialScienceandTechnology.ALCAS = AdvancedLowCostAircraftStructures/CranfieldUniversity.AMRC =AdvancedmanufacturingResearchCentre/UniversityofSheffield(Boeing).CFs =carbonfibers.CFRPs =carbonfiberreinforcedplastics.

Figuur 2. Continuous CF reinforces unidirectional tape and application (bron: ref. 3).


http://www.aist.go.jp/aist_e/about_aist/index.html

http://www.cranfield.ac.uk/aerospace/research/structures/page27550.html

http://www.amrc.co.uk/

Land | Artikel naamJapan | Japans nieuwe nationale composietencentrum voor de auto- en vliegtuigindustrie Japan | Japans nieuwe nationale composietencentrum voor de auto- en vliegtuigindustrie

CFRTPs =carbonfiberreinforcedthermo-plastics.DINAMIT =DevelopmentandInnovationforAdvancedManufacturingofThermoplastics(FP6program/EADS).JADC =JapanAircraftDevelopmentCorporation.JAXA = JapanAerospaceExplorationAgency.METI =MinistryofEconomy,TradeandIndustry.NEDO =NewEnergyandIndustrialTechnologyDevelopmentOrganization.NCC =NationalCompositesCentre,Bristol/UK.PINETTE =PINETTEEMIDECAUINDUSTRIES.RIMCOF = R&DInstituteofMetalsandCompositesforFutureIndustries.C-ASTEC =ChubuAerospaceTechnologyCenter.

Bronnen• 1.Torayraises¥20billiontofundcarbonfiber

expansion,JapanTimes,July13,2012.

• 2.TheMotorIndustryofJapan2011,JAMA,Inc.

• 3.ProfessorJunTakahashi,UniversityofTokyo,

“StrategiesandTechnologicalChallengesfor

RealizingLightweightMassProduction

AutomobilebyusingCFRTP”,JISSE12,November

9-11,2011,Tokyo,Japan;idemJapanInternational

SAMPETechnicalSeminar2012/JISTES2012Kyoto,

July12-13,DoshishaUniversity,Kyoto,Japan.

• 4.DaanArcher,Deraceomnieuweautomateria-

len:veilig,lichtengroen,Technieuws2008;Paul

opdenBrouw,Japan:koolstofvezelversterkte

thermoplastenvoordeauto,4april2012.

• 5.METIPersbericht23-7-2011(inJapans)en

ActivitiesoftheJapanAerospaceIndustryForum.



IA Japan


http://tinyurl.com/6v68q8c

http://www.jadc.or.jp/jadc_home_e1.htm

http://www.jaxa.jp/index_e.html

http://www.meti.go.jp/english/

http://www.nedo.go.jp/english/

http://nccuk.com/

http://www.pinetteemidecau.eu/

http://sokeizai.or.jp/japanese/rimcof/gaiyou.html

http://c-astec.jp/

http://www.japantimes.co.jp/text/nb20120713n2.html

http://tinyurl.com/c59n9x7

http://tinyurl.com/73efsl9



http://tinyurl.com/bquv9f7

http://www.agentschapnl.nl/onderwerp/japan-koolstofvezelversterkte-thermoplasten-voor-de-auto-0


http://tinyurl.com/7eglznu


Land | Artikel naamLand | Artikel naamJapan | Composietmaterialen en technieken in de Japanse luchtvaartsector

Composietmaterialen en technieken in de Japanse luchtvaartsector

SamenvattingLichtmaarsterkenduurzaam.Dezebijzondereeigenschappenmakencomposietmaterialenvankoolstof-vezelversterktekunststoffen(CarbonFiberReinforcedPlastics/CFRPs)aantrekkelijkvoordeindustrie.Maardehogekostenzijnnogsteedshetprobleem.BeginditjaarishetAdvancedCompositeResearchCenter(ACRC)vanhetJapanAerospaceExplorationAgency(JAXA)vanstartgegaan.JAXAdoetaljarenonderzoekophetgebiedvancomposietmaterialenvoordeluchtvaartsector.MethuntopkwaliteitfaciliteitenenexpertshopenJAXAenACRCeencentraleroltekunnenspeleninfundamenteelonderzoekopditgebied.

InleidingSteeds vaker gebeurt het dat metalen onderdelen plaatsmaken voor onderdelen van composietmaterialen. Dit gebeurt zowel bij vrij kleine producten zoals onderdelen voor sportartikelen als bij grote onderdelen voor de auto-industrie of scheepsbouw. Het gaat hier voornamelijk om koolstofvezelversterkte kunststoffen die onderdelen lichter en sterker maken. Japan, de bakermat van koolstofvezels (Carbon fibers/CFs), heeft na vijftig jaar nog steeds een groot aandeel op de wereldmarkt met Toray (*1), Teijin/Toho Tenax (*2) en Mitsubishi Rayon (*3). Samen nemen ze zeventig procent van de wereldmarkt voor hun rekening.

CFRP in vliegtuigenOokindeluchtvaartindustrieiserbehoefteaanmeertoepassingvanCFRP-onderdelen.In1980gebruiktedeBoeing767slechts4%CFRP,in1990deB77711%enin2009bijdeB787groeidehetaandeelCFRPtot50%vanhetvliegtuiggewicht.Japansebedrijvenmaken35%vandeCFRP-onderdelenvandeB787.MitsubishiHeavyIndustries(MHI)(*4)enFujiHeavyIndustries(*5)makenonderanderevleugeldelen.KawasakiHeavy

Industriesproduceertderomp(*6)(figuur1).Toray,dateenexclusiefleveringscontractheeftmetBoeingvoorCFsindeperiode2006tot2021,levertetcomposietmateriaalvoordezeonderdelen.DenieuweJapanseMitsubishiRegionalJet(MRJ),actiefinhetmarktsegmentwaarinFokkeractiefwas,zaleengrootaantalCFRP-onderdelenbevatten,zoalshetkielvlakendestabilo.MitsubishiAircraftCorporationontwerptsamenmetMitsubishiHeavyIndustriesenToyotaMotorCorporationditstraalverkeersvliegtuigdattwintigprocentminderbrandstofgebruiktdanconcurre-rendemodellenvanBombardierenEmbraer.

ProductietechnologieënCFRPisnietalleenlichtensterk.Hetzorgterookvoordatdeconstructievangrotevliegtuigonderde-leninminderstappenkanverlopen.OokisCFRPbestendigtegenvermoeiingencorrosie.Datmaakthetonderhoudeenvoudiger.(1)Ookdeauto-indu-strietoonttoenemendeaandachtvoorditlichtgewichtmateriaal.(2,3)

Figuur 1: Vleugeldeel B787 door MHI (links), vleugeldeel B787 door Fuji Heavy (rechts), rompdeel B787 dor Kawasaki Heavy (middel) (bron: Sokeizai Center *7)


Land | Artikel naam Land | Artikel naamLand | Artikel naamJapan | Composietmaterialen en technieken in de Japanse luchtvaartsector Japan | Composietmaterialen en technieken in de Japanse luchtvaartsector

Autoclaaf molding Deautomatiseringbijdemeestvoorko-mendeproductietechniekvoorcomposie-ten,diegebruikmaaktvaneenautoclaaf,eenoven,gaatmetsprongenvooruit.Hetsnijdenvindtautomatischplaatsendelagenvezelswordenautomatischaange-bracht.Bijdetijdrovendehand-lay-up methodegeeftdecomputeraanwaardevezelsaangebrachtmoetenworden.ZelfsvoorgroteconstructiedelenzoalsdevleugelofderompvandeB787wordengeautomatiseerdeautoclaaf-techniekengebruikt.Automatiseringinhetproductie-procesisnietalleenkosteneffectiefmaarheeftookeenandervoordeel.Doordatvezelsautomatischineenwillekeurigerichtingaangebrachtworden,leidthetooktotkwaliteitsverbeteringvandeCFRP,noodzakelijkvoorvliegtuigonderdelenwaarvoorzeerhogekwaliteitseisengelden.

Om de huidige internationale concurrentiepositie te behouden en te versterken, is het belangrijk dat er meer bedrijven gaan deelnemen in deze sector

OndanksdeautomatiseringzijnCFRP-onderdelennogsteedsduur.Composietdelenvoordeluchtvaartsectorzijnnogtweetotdriekeerzoduuralsaluminiumonderdelen.Hetzalnogtientotvijftienjaardurenvoordatdeprijsvancomposietdelenopeenvergelijkbaarniveaukomtmetdievanmetalenonderdelen.Eénvanderedenendaarvoorligtinhetgebruikvanprepregsmetnattekoolstofvezels.Natteprepregszijnlangedradenofmattenkoolstofvezelsgedrenktinhars.Omdatbijkamertemperatuurdeharsallangzaamuithardt,moetenprepregsbijmintientotmintwintiggradenCelsiuswordenbewaard.Deandere

oorzaakisdatbijelkonderdeeleenautoclaafopmaatgemaaktmoetworden.Ookallevertdezemethodeonderdelenvanhogekwaliteitop,ermoetenwelenormemachinesgemaaktwordenvoorbijvoor-beeldhetvormenvaneenvleugelvandertigmeterlang.

Vacuum assisted Resin Transfer Molding (VaRTM)

Alsalternatiefvoorproductieineenautoclaafzijnergoedkoperetechniekenontwikkeld.EenvoorbeeldvormtdeVaRTM-techniekdiedrogekoolstofvezelsgebruikt.Dezehebbengeenspecialeopslagplaatsnodig.Hetismogelijkomvooraflagenofweefselstestructurerenentebewarenvoorlatergebruik.BijVaRTMwordeneerstdrogekoolstofvezellagenindemalgelegd.Daarnawordtharsonderlagedrukgeïnjecteerd.Dooreenvacuümverspreidtdeharszichsnelindemal.VolgensJAXA(*10),datookonderzoekverrichtnaarditsoorttechnieken,isdeVaRTMtechniekeenkwartkosteneffectie-verdandeautoclaaftechnieken.

Hybride molding techniekOmgoedkopereproductieterealiseren,zoekthetAdvancedCompositeResearchCenter(ACRC)(*11)vanJAXAnaarsynergietussendenatteendrogemethoden;de

zogehetenVaRTM and Prepreg Hybrid (VPH) fabrication techniek.Eenintegratietussenonderdelenvanprepregendrogekoolstof-vezelszondergebruikvaneengroteautoclaafkandeproductiekostenmetdehelftreduceren.

MetdezeVPHfabrication-techniekwordteersteengrootmaareenvoudigvormgege-venonderdeelmetprepregsgevormd.Daarnawordendekleineencomplexeonderdelenvormgegevenmetgebruikvandrogekoolstofvezels.Vervolgenswordendeonderdelenopelkaargelegdenmeteenvacuümzakbedekt.Danwordteropdedrogekoolstofvezelonderdelenharsgeïnjecteerd.Doorverhogingvandetemperatuurhardtdeprepreguit,terwijlhetVaRTM-onderdeeldroogt(figuur2).

Testmodellen en database composietmaterialen

NaastonderzoeknaarverbeteringvandezehybridevormingstechnieklopenermeerdereonderzoeksprojectenophetgebiedvancomposietmaterialenbijJAXA/ACRC.Nadeelvancomposietmaterialenis,dateenbarstofscheurvanbuitenafmoeilijkisteontdekken.ACRContwerptevaluatie-entestmodellenvoorveiligeenbetrouwbarecomposieten.

Figuur 2: VaRTM and Prepreg Hybrid (VPH) fabrication techniek (bron: JAXA)


Japan | Composietmaterialen en technieken in de Japanse luchtvaartsector

EenanderebelangrijkeactiviteitvanACRCishetmakenvaneendatabasevoorgeavanceerdecomposietmaterialen.Ervindtveelonderzoekplaatsindeprivatesector,dienietallegeheimenprijsgeeftaanconcurrenten.Alsnationaalonder-zoeksorgaanzietACRChetalszijnrolomdeonderzoeksresultatenvannieuwematerialenofmethodenteverzamelenentepubliceren,teevaluerenofhetvoorcommercieelgebruikrealistischisenzonietteanalyserenhoehetbeterkan.Omdehuidigeinternationaleconcurrentiepo-sitietebehoudenenteversterken,ishetbelangrijkdatermeerbedrijvengaandeelnemenindezesector.DaaromsteltACRCzijntopfaciliteitenopenenstimu-leertmeersamenwerkingtussenACRC-experts,andereoverheidsorganen,bedrijvenenuniversiteiten.Zokunnenmeerdereorganisatiesparticiperenindeinnovatievancomposieten,zonderdatzeduremachinesofopslagplaatsenhoevenaanteschaffen.Samenmetdegebruikers-vriendelijkedatabasevoorcomposietmate-rialenhooptACRCdepositievanJapanalskoploperincomposietentekunnenondersteunen.(4,5)

Structural Health monitoring methods

ACRCisniethetenigecentrumdatevaluatie-entestmodellenvoorcompo-sietmaterialenmaakt.HetMaterialsProcessTechnologyCenter(SokeizaiCenter)ontwerptsinds2002Structural Health monitoring methodsomdestructuurvanCFRPonderdelenteevaluerenmetgebruikvanglasvezelsensoren.SamenmetprofessorNobuoTakedavandeUniversityofTokyoloopthetStructural Health Monitoring Method-onderzoeksprojectomdezemethodeterealiserenincommerciëlevliegtuigen.HetprojectvaltonderhetnationaleprogrammavanhetJapanseministerievanEconomischeZaken,Handel&Industrie(METI)enzaltotapril2013duren.

DezegroepheeftzeerdunneFiber Bragg grating(FBG)sensorenvanoptischevezelsontworpendieonderbrachtwordeninCFRP-prepregs.Dezesensorenkunnenmicroscopischeschadezoalsscheurenof

delaminatieincomposietendetecteren(figuur3).(1,6)

ConclusieDeafgelopenjarenwordensteedsmeermetalenvliegtuigonderdelenvervangendoorcomposietdelen.Voorlopiglijktergeeneindaandezetrendtekomen;debehoeftezalblijventoenemen.Deontwikkelingvannoglichtereensterkerecomposietenzalleidentotmeergebruikenuiteindelijklagerekosten.Defunda-menteleonderzoeksactiviteitenvanJAXAenACRCzullenalsbasiskunnendienen.Hetblijftdevraagofenwanneerdekostenvergelijkbaarzullenwordenmetdievanmetalenonderdelen.Zalditovertienjaarhetgevalzijn?Overvijftienjaar?

*1.TorayIndustriesInc.*2.TohoTenaxCo.,Ltd.*3.MitsubishiRayonCo.,Ltd.*4.MitsubishiHeavyIndustriesLtd.(MHI)*5.FujiHeavyIndustriesLtd.*6.KawasakiHeavyIndustriesLtd.*7.TheMaterialsProcessTechnology

Center(SokeizaiCenter)*8.MitsubishiAircraftCorporation*9.ToyotaMotorCorporation*10.JapanAerospaceExplorationAgency

(JAXA)*11.JAXA/AdvancedCompositeResearch

Center

Bronnen• SokeizaiVol.51(2010)No.11(Japans)

• PaulopdenBrouw,Koolstofvezelversterkte

thermoplastenvoordeauto,4april2012

• PaulopdenBrouw,Japansnieuwenationale

composietencentrumvoordeauto-en

vliegtuigindustrie,20september2012

• JAXA’sJuly2012No.045(Japans)

• JAXA/VaRTMandPrepregHybrid(VPH)

fabricationtechnology

• ProfessorNobuoTakeda,SmartComposites

SystemLaboratory,UniversityofTokyo

Meer informatieMihokoIshii


IA Japan

Figuur 3: FBG optische vezel sensor van 40 micron manteldiameter (bron: Smart Composites System Laboratory)


http://www.toray.com/

http://www.tohotenax.com/tenax/en/index.php

http://www.mrc.co.jp/english/

http://www.mhi.co.jp/en/

http://www.fhi.co.jp/english/

http://www.khi.co.jp/english/index.html

http://www.sokeizai.or.jp/english/e_sokei.html

http://www.sokeizai.or.jp/english/e_sokei.html

http://www.mrj-japan.com/index.html

http://www.toyota-global.com/



http://www.ard.jaxa.jp/eng/research/advancedcg/acg-index.html

http://www.ard.jaxa.jp/eng/research/advancedcg/acg-index.html

http://sokeizai.or.jp/japanese/publish/200706/201011imuta.pdf



http://www.jaxa.jp/pr/jaxas/pdf/jaxas045.pdf

http://www.apg.jaxa.jp/eng/publication/ap_news/2009_no13/apn2009no13_03.html

http://www.apg.jaxa.jp/eng/publication/ap_news/2009_no13/apn2009no13_03.html

http://www.smart.k.u-tokyo.ac.jp/official/english/menu.html

http://www.smart.k.u-tokyo.ac.jp/official/english/menu.html

Blauw fluorescerende nanocapsule

The Netherlans | Green Opportunities for the NetherlandsJapan | Composietmaterialen en technieken in de Japanse luchtvaartsector Japan | Blauw fluorescerende nanocapsule

SamenvattingAanhetTokyoInstituteofTechnologyheeftprofessorYoshizawaeenblauwfluorescerendmolecuulindevormvaneencapsulegesynthetiseerd.Indeholtevanditsoortcapsuleskunnenallerleigeschiktemolecu-lenwordeningebrachtdiemeertoepassingenmogelijkmakendanhetuitzendenvanblauwlicht.Hierdoorkunnencapsulesmetanderekleurenwordenontwikkeld.Ookdenkendeonderzoekersdezecapsulestekunnengebruikenalschemischesensoren,biologischeprobesenvoorLED-verlichtingengerichtemedicijnafgifte.

DetailsAssociateprof.MichitoYoshizawavande“smartmaterials”groepvanhetChemicalResourcesLaboratoryvanhetTokyoInstituteofTechnologybouwtsupramoleculairestructurenmetfunctio-nelevormen,zoalscapsules,cilindersenandereholten.Dezecapsuleszijnongeveereennanome-tergroot.Benzeenringenvormendebouwblokkenvandezenanocapsules.Yoshizawaheeftmetdezebouwblokkenallerleimoleculairecapsulesgebouwd,variërendtussendeanderhalfentweenanometer.Onlangspubliceerdehijderesultatenvanzijnmeestrecenteonderzoek:eenblauwfluorescerendenanocapsule.Zoalsverwacht,werdmetkristallografischetechniekenaangetoonddatdezenanocapsuleisopgebouwduiteenviertal“schillen”,diebijeengehoudenwordendoortweemetaalionen.M,hetmetaal,kaneenzink-koper-,platina-,paladium-,nikkel-,kobalt-ofmangaan-ionzijn.DitM2L4molecuulontstaatdoorgecoördineerdeself-assemblyvantweemetaalionenenviergebogenligandenvanantraceenengesubstitueerdebenzeen.Hetantraceenindeligandenvormthetfluorescerendedeelvanditmolecuul.Dezinkcapsulevertoonteensterkeblauwefluorescentiemeteenhogekwantumop-brengst.Daarentegenblijkendenikkelenmangaancapsulesmaarheelzwaktefluorescerenendeplatina,palladiumenkobaltcapsulesinhet

geheelniet.Defluorescentievandekopercapsuleblijktafhankelijktezijnvanhetoplosmiddelwaarindecapsulezichbevindt.Indimethylsulfoxi-deemitteerthijblauwlicht,maarerisgeenemissiewaartenemeninacetonitril.Ditisdeeerstekeerdaterfluorescentieisgevondenbijmoleculairecapsulesmeteengeïsoleerde,groteholte.DeTokyoTechonderzoekersdenkendatzijnuinstaatzijnanderefluorescerendemoleculentekunnenmakendoorgeschiktemoleculenindeholteintebrengen.Berekeningenvandesterktevandebindingentussendeatomenvandecapsulelatenziendateendeelvandestructuurkanopenenensluitenalseendeksel.Opdezemanierkunnendananderemoleculenindeholtewordeningebracht.YoshizawaheeftbijvoorbeeldzoeenC60molecuul,debuckyball,ineencapsuleingekapseld.Daardoorontstaanermogelijkhedenomanderefunctiesaandezemoleculentegevendanhetuitzendenvanblauwlicht.Wanneerdeholtegevuldwordtmeteenroodlichtemitterendmolecuul,verwachtjeeenpaarsefluorescentie,aldusYoshizawa.Volgenshemisbijvoorbeeldgerichtemedicijnafgifteeenanderemogelijketoepassingvanditsoortcapsules.Opdezemanierkunnenmedicijnenveiligdoordemaagendemaagzuuromgevinggeloodstwordenombijvoorbeeldindetwaalfvingerigedarmuitdecapsuletewordenvrijgelaten.Deonderzoekersdenkendathunnanocapsulesnieuwetoepassingenkunnenvindenalschemischesensoren,biologi-scheprobesenLEDs.

BronnenTheNikkeiWeekly,16juli2012.Researchersdevelopblue-fluorescentmolecularnanocapsules,13juli2012.

Meer [email protected]

IA JapanFiguur. 1 Blauw fluorescerende nanocapsule (bron: Tokyo Institute of Technology).


http://phys.org/news/2012-07-blue-fluorescent-molecular-nanocapsules.html#jCp

http://phys.org/news/2012-07-blue-fluorescent-molecular-nanocapsules.html#jCp


Land | Artikel naamLand | Artikel naamJapan | Development of biomedical materials for future new medicines

Development of biomedical materials for future new medicines

SummaryTopreparefortheageingsocietyandthecreationofaprominentnewindustry,Japanistryingtoproducenewbiomedicalmaterialsleadingtorevolutionarymedicaltreatments.TheJapanScienceandTechnologyAgency(JST)isofferinggrants,calledS-innovation,tosupportthedevelopmentofrevolutionarymedicaltreatmentsforthenextdecade.Itemphasizesthecommercializationofresearchoutput.TherearealreadyapplicationsofeffectivebiomedicalmaterialsontheJapanesemarket.

IntroductionJapan is developing new biomedical materials for revolutionary medical treatments ten years from now. To support this development, the Japan Science and Technology Agency (JST) provides up to 70,000,000 yens per year for ten years for individual research teams as an S-innovation Grant. There are three reasons why the Japanese are looking for new biomedical materials. Firstly, Japanese society is rapidly ageing, secondly they want to foster a prominent industry for its export and tax paying potential. Thirdly and finally, there is demand for easy-to-use medical devices that usually require biomedical materials.

Ageing Society Japanisrapidlyageing.Theratioofpeoplewhoareolderthan64inthetotalpopulationwas22.9%in2009andisexpectedtobecome33.7%in2035.Thisdevelopmentincreasesthegrossnationalmedicalexpenditure.Toreducethemedicalexpenditurerequirescosteffectivemedicaltreatmentsmorethanever.

Prominent Medical Industry Themedicalindustry,includingmedicalservices,maybeexpectedtobeagoodfuturetaxsourcefortheJapanesegovernment.ExpectationsforfuturetaxincomefrompreviouslypivotalindustriesinJapansuchascarsandelectricproductsarenottoohighduetocurrenttheworldwideeconomicslowdownandtheappearanceofnewcomersontheworldmarket.Whilethegovernmenttriestocontaindomesticmedicalexpenditures,thegrowingdomesticmarketandexportofbiomedicalmaterials,medicaldevicesandmedicalservicesmightopennewfinancialsourcesforJapan.SinceageingsocietyisnotonlyanissueforJapanbutalsoforotherdevelopedcountries,themarketisworldwide.TheJapanesegovernmentalsostartedtopromoteinternationalmedicaltourismtoJapan.

Highqualityandrevolutionarymedicaltreatmentswillbeanassetforthemedicaltouristsector.

Because of these two different types of layers, MENDs are able to go through different types of membranes and deliver the drugs into the nucleus

Demand for easy-to-use devices Easy-to-usemedicaldevicesarewantedbydoctors.Todaymostdoctorsareverybusyduetoashortageofmedicaldoctors.Inaddition,learningtousenewdevicesmakesthemconstantlybusier.Furthermore,homecaretakerswillalsoneedeasy-to-usemedicaldevicesmoreoften,becausetheJapanesegovernmentrecentlyshiftedthestrategyforthecarefortheelderlyfromhospital-centeredtohome-based.*Homecaretakersandmaybeelderlypeoplethemselvesneedtousemedicaldevices.

S-innovationencouragestheresearchleadingtosuchproductsasbiocompatiblecathetersandguidewire,lightanddurableimplants,superengineeringplastics,extra-corporealcirculation,andregenerativemedicine.SomeexampleswillmakeclearwhatmedicaldevicesusingbiomedicalmaterialswererecentlydevelopedinJapan.

StentAstentisamesh-liketubethatsupportsthebloodvesselsfromtheinsidetokeepthemopenafterinterventionaltreatmentwithacatheteranda


Land | Artikel naam Land | Artikel naamLand | Artikel naamJapan | Development of biomedical materials for future new medicines Japan | Development of biomedical materials for future new medicines

balloon(Fig.1).Sometimesastentcausesrestenosis;cellsaccumulateinsidetheimplantedstentasaresultofinflamma-tionduetoanimmunereaction.Therearemainlytwosolutionsforrestenosis.Oneisapplicationofdrugstothestenttodecreasetheaccumulationofcells.Theotheristheremovalbyautonomousdisappearanceofastentafteritsnecessaryperiodofuse.

Drug-eluting stents (DES)ProfessorKensukeEgashiraofFacultyofMedicalSciencesofKyushuUniversitydevelopedastentthatreleasesnucleicmedicinetopreventrestenosis.Thisiscalledadrug-elutingstent(DES).Heusesthe7NDgene,whichrestrainstheexpressionofMCP,amajorfactorofinflammation.Nanoparticlesofthisaremixedwithpolyvinylalcohol.Theparticlesarecoatedwithbiodegradablepolylacticacid(PLA)inordertopreventtooquickareleaseofthecontent.Thecoatingalsocontrolsthechargeoftheparticlesurface,whichmakesendocytosisoftheparticlesbytargetedcellseasier.Egashira’sresearchteamobservedtheexpressionof7NDgenesandnoin-stentrestenosis.

NF-κBDecoy(whichrestrainsthetranscrip-tionfactor,NF-B,responsibleforinflam-mation)wasalsotestedasacandidateforDES.Theresultsseemedgood.

Bioabsorbable stentsIngeneral,therearetwokindsofbioabsor-balematerials.Thefirstoneismadeofthepolymerpoly-L-lacticacid(PLLA)andtheotherismadeofmetal.ThePLLAstentbytheKyotoMedicalPlanningCo.,Ltd.,calledanIGAKI-TAMAIstent,willbedegradedintoH2OandCO2andbeabsorbedaftertwotothreeyearsafterimplantation.Advantagesofpolymerstentsovermetalstentsaretheapplicabi-litytopatientswithmetalallergiesandtheeasymixingofdrugsintothestents.ThecompanySentanIryoKaihatsuproducedastentmadeofaMg-Caalloy,madefromnecessarymetalsforthehumanbody.Itwillgraduallydisappearinthebodyduetocorrosion.TheretentiontimeinthebodycanbecontrolledbytheratioofCainthealloy.Metalstentsareexcellent

instrength,plasticity,andrecoilpreven-tion.Prof.EgashiraworkswithSentanIryoKaihatsutocreateDESthatwillcompletelydisappearfromthevesselsafteracertaincriticalperiod.

DDSADrug-DeliverySystem(DDS)aimsatdeliveringdrugstothelocationswherethedrugsshouldworkattherighttime.EnvelopingmaterialsfordrugsarekeytooptimizetherequiredfunctionofaDDS.Theenvelopeshouldpreventdrugsfrombeingabsorbedorbeingdegradedbeforethedrugsreachthetargetedarea.Inaddition,thegradualcollapseofencapsu-lationisrequiredinordertoreleaseofdrugsforaprolongedperiod.ADDSofnucleicaciddrugshastobestableandhastocontainthedrugsinsidethecapsulewhentheyarestilloutsidethetargetedcells.Whennanodevicesenterthetargetedcells,theyformendosomessurroundedbyendosomemembraneinthecytoplasmofthetargetedcells.Thenthenanodevicesneedtobreaktheendosomemembranesandtogetoutoftheendosomeinordertoreachthenucleusofthecellwhereanucleicaciddrugworks.

TheteamsofProf.KazunoriKataokaoftheDepartmentofMaterialsEngineeringattheUniversityofTokyoandProf.HideyoshiHarashimaoftheHokkaidoUniversitymet

theserequirementsofaDDSbyusingthechemicalreactionsdependentonpH.TheresearchteamsproducedaDDSbyusinghighmolecularmicelleofself-organizati-onofpolymersandaMultifunctionalEnvelope-typeNanoDevice(MEND)respectively.

MicellesThemicellesProf.Kataoka’steamcreatedweremadeofacombinationofhomo-polymersofpoly{N-[N’-(2-aminoethyl)-2-aminoethyl]aspartamide}(PAsp(DET))andblock-polymersofPAsp(DET)andpolyethyleneglycol(PEG)(Fig.2).PAsp(DET)changesthestructureaccordingtotheacidityofitssurroundingsaswellasitsabilitytoattackthemembrane.PAsp(DET)doesnotattackthecellmembranesoutsidethecellsinneutralcondition.However,oncetheyentertargetedcellsandaresurroundedbythemembraneofendosomes,theyareabletobreakthemembraneoftheendosomethankstothelowpHinsidetheendosome.Thenthedrugsinthemicellecanbereleasedintothecytoplasm.

Inthecoreofthemicelle,PAsp(DET)andplasmidDNA(pDNA)formspolyplex,acomplexofcationicpolymersandDNA.SH-groupinsertedtothesidechainofPAsp(DET)makesdisulfidebondsinsidethepolyplexandoffersstabilityontheroutetriptothetargetedcells.Whenthe

Figure. 1 A stent (Wikipedia)


Japan | Development of biomedical materials for future new medicines

deviceentersthecytoplasmofthetargetedcells,disulfidebondsofthepolyplexareloosenedandreleasepDNAbecauseofahighconcentrationofglutathioneinthecytoplasm.

HydrophobicPEGlocatedontheouterlayerofthemicellealsohelpstomakethetriptothetargetedcellssaferthankstotheirstealthnature.PEGontheouterlayerofthemicelles,decreasedtheformationofdestructiveaggregatesinblood.Ontheotherhand,nanoparticleswithoutPEG-coatingsmadeaggregatesduetotheinteractionofplatelets.Withintra-vitalreal-timeconfocallaserscanningmicros-copyusingamodifiedNikonA1R,thereal-timebehaviourofmicellesandaggregatesinbloodcouldbedetected.

Theresearchresultsweregood;theyshowedhighgeneexpression.Theresearchersaimtoapplytheuseofthisnanomicelleparticleformedicationforcirculatoryandvascularsystems,respira-torysystems,anti-cancerandmusculoskel-etalsystems.

MENDAnothernanodeviceusingamicellestructurehasoutsidelayersoffusogenicmembranes(Fig.3).Nucleardrugshavetogothroughseveralmembranes,includingthenuclearmembrane,toreachanucleus.MENDswithfusogenicmembranesareabletosendnucleicaciddrugswithoutusingnucleicpores.Theoutermembraneismadeofendosomemembranefusogeniclipidandinnermembranesaremadefromnucleicmembranefusogeniclipid.Becauseofthesetwodifferenttypesoflayers,MENDsareabletogothroughdifferenttypesofmembranesanddeliverthedrugsintothenucleus.

TheresearchresultsofthistypeofMENDwerepositive.Theexpressionofgenesincreasedfivehundredtimesinnon-divi-dingdendriticcellsincomparisonwithMENDwithoutmultiplelayersofmem-branearoundthenanodevice.Shionogi&Co.,Ltd.andtheteamofProf.Harashimaareworkingonmanufacturingofthedeviceforcommercialuse.

Artificial bonesNakashimaMedicalCo.,Ltd.andtheProfessorsNakanoandYoshikawaofOsakaUniversitydevelopedanimplantthatcausesbonestogrowwithoutmakinggapsbetweenimplantsandbones.Theimplanthasmultipleditcheswhichdirectapatiteofbonesandcollagenstoformmesh-likestructuresalongtheditchesforagoodfit.Experimentswithdogswerecarriedoutwithgoodresult.Theteamisplanningformarketintroductioninthenearfuture.

ConclusionItisdifficulttodefinewhat‘revolutionary’medicationis.However,amindsetaimingat‘revolutionary’musturgeresearcherstogotheextramile.OneoftheimportantgoalsofS-innovationisvalorizationofinnovation,whichmeanstheresearchresultsshouldenterthemarket.Japanisconsideredweakincommercializationofresearchresults.Toovercomethis,researchteamareencouragedtoemploymultiplespecialistspeoplesuchasresearchers,technicians,medicaldoctors,production

engineersandretailers.Japanesepeoplereallyareawaitingtheirrevolutionarymedicationtosecureastablelifeinasocietythatwillagesuperfastinthenearfuture.

Sources• Whitepaperonageingsociety(2011)byCabinet

Office

• ResearchThemeofS-innovation

• Stent(Wikipedia)

• FinalResearchReport,CoreResearchfor

EvolutionalScienceandTechnologybyKazunori

Kataoka,UniversityofTokyo(2012)

• Molecularmechanismofin-stentrestenosisand

noveltreatmentstrategyofgene-elutingstent

developedwithbioabsorb-ablenano-particle

electrodeposition(2007).FoliaPharmacol.Jpn.

129:171-176

• *NOSTTokyoNews;Medischethuiszorgtechnolo-

gieendeoverheid

More informationKugakoSugimoto,


IA Japan

Figure. 2 How to get out of endosome of nano-device made of PAsp(DET-Aco) charge inversion polymer (Final Research Report)

Figure. 3 MEND (Final Research Report)


http://www8.cao.go.jp/kourei/whitepaper/w-2011/zenbun/23pdf_index.html



http://www.jst.go.jp/s-innova/research/h24theme07.html

http://en.wikipedia.org/wiki/Stent

http://www.jst.go.jp/kisoken/crest/research/s-houkoku/12_06.pdf



https://www.jstage.jst.go.jp/article/fpj/129/3/129_3_171/_pdf




http://news.nost.jp/2012/08/medische-thuiszorgtechnologie-en-de-overheid/

http://news.nost.jp/2012/08/medische-thuiszorgtechnologie-en-de-overheid/


The Netherlans | Green Opportunities for the NetherlandsJapan | Development of biomedical materials for future new medicines Japan | Japan onderzoekt nieuwe thermo-elektrische materialen

SamenvattingInJapanvindtvoloponderzoekplaatsnaarthermo-elektrischematerialen,onderanderemetsteunvandeoverheid.Dezematerialenzijninstaatomelektriciteitoptewekkenuitwarmte.Doorhunlageefficiëntie,hogekostenengeringestabiliteitzijnzeechternooitopgroteschaaltoegepast.Eenbelangrijkedrijfveerisnuomnieuwegoedkopeenveiligematerialenuitveelvoorkomendegrondstoffenteontwikkelen.Despecialeeigenschappenvannanogestructureerdematerialenzoalsnanodradenennanokubussenmakendatmogelijk.Alsdezematerialenzijnontwikkeld,kunnenzemogelijktoegepastwordeninbijvoorbeeldverbrandingsmotorenenindustriëleovensomhetenergieverbruikteverminderen.

InleidingHet onderzoek naar thermo-elektrische materialen is op dit moment ‘hot’ in Japan. De overheid heeft na de energiecrisis in Fukushima ingezien dat alternatieve energiebronnen hard nodig zijn. De grootste bron van energieverspilling is warmte; naar schatting zestig procent van de gebruikte energie gaat verloren in de vorm van warmte. Thermo-elektrische materialen zoals bismut telluride, Bi2Te3, zijn al lange tijd bekend. Door hun lage efficiëntie, hoge kosten en geringe stabiliteit zijn ze nooit op grote schaal toegepast om elektriciteit uit warmte op te wekken. Door de opkomst van nieuwe soorten materialen ontstaat er weer volop interesse in thermo-elektrische eigenschappen. De belofte is, dat ze efficiënter gebruik van energie mogelijk maken. Japan is koploper in het onderzoek naar deze geavanceerde materialen.

PrincipeHetthemo-elektrischeeffectontstaatdoordatmetalenenhalfgeleidersgeladenelektronenof

gatenbevattendievrijdoorhetmateriaalkunnenbewegen.Wanneerereentemperatuursverschilinhetmateriaalbestaat,diffunderendezeladingsdra-gersnaardekoudezijde(ziefiguur1).Doordetoenamevandeladingaandekoudezijde,ontstaatereenpotentiaalverschilinhetmateriaalvanenkelemillivolt.Doorelektron(n-)engat(p-)typegeleidersinserietekoppelen,gaathettotaleopgebouwdepotentiaalverschilomhoogenkunnenpotentialenvanenkelevoltsontstaan.

Inprincipeisergeenlimietaanhetaantaltekoppelenelementen.Datmaakthetinprincipegemakkelijkschaalbaarvoorallerleiverschillendetoepassingen.Eénvandesuccesverhalenvanthermo-elektrischematerialenkomtuitderuimtevaart.ZogebruiktedeonlangsopMarsgelandeNASA-verkennerCuriosityeenradio-iso-toopthermo-elektrischegeneratoralsenergie-bron.Dezegebruiktdehittedievrijkomtuithetradioactiefvervalvaninstabieleisotopen.Thermo-elektrischematerialenzettendezehitteominelektriciteit.DitgeeftdeCuriosityeenstabieleenbetrouwbareenergiebron.(1)HethiervoorbeschrevenSeebeck-effectisalsindsbegintwintigsteeeuwbekend.Hetblijktsindsdienergmoeilijkommaterialenmeteenhogeefficiëntieteontwikkelen;daardoorvindenzenognietveeltoepassing.Deuitdagingbijhetontwik-kelenheefttemakenmetdetegenstrijdigeeigenschappendiehetmateriaalmoetbezitten:eengoedeelektrischegeleidinggecombineerdmeteenslechtethermischegeleiding.Hetbewarenvaneenzohoogmogelijkewarmte-gradiëntinhetmateriaal,duseenlagethermischegeleiding,terwijldeelektronenmakkelijkdoorhetmateriaaldiffunderen,duseenhogeelektrischegeleiding,geefteenhogethermo-elektrische

Japan onderzoekt nieuwe thermo-elektrische materialen

Figuur 1. Schema van thermo-elektrische elementen die in serie zijn gekoppeld. De elektronen en gaten diffunderen naar de koude zijde. Daardoor kan elektriciteit uit een temperatuursverschil (ΔT) worden opgewekt.


Japan | Japan onderzoekt nieuwe thermo-elektrische materialen

efficiëntie.Indepraktijkzijngoedeenslechtethermischeenelektrischegeleidingsterkaanelkaargekoppeld.Glasbijvoor-beeldheefteenwanordelijkechemischestructuurendaardooreenslechtethermischegeleidbaarheid.Dewarmtedra-gersinmaterialen,zogehetenfononen,kunnenmoeilijkdoorhetmateriaalbewegen.Maarelektronenondervindendoordezewanordelijkestructuurookveelweerstand.Materialenmeteengoedeelektrischegeleidbaarheiddaarentegen,zoalsmetalen,hebbenvaakeenordelijkekristalstructuur.Hierdoorkunnenookfononenmakkelijkgetransporteerdworden.Omdezetegenstrijdigeeigenschappenineenmateriaaltecombineren,moetdestructuuropnanoschaalbeheerstworden.Daaromisdehoopgevestigdopnieuwenanomaterialendiewarmtegeleidingenelektrischegeleidingkunnenontkoppelen.Hetperfectemateriaalheefteenstructuurdiefononenblokkeert,maardeelektronenmakkelijkdoorlaat.

Nano-silicium in het grootHetschijntdatnanodradenvansilicium(Si)vantientallennanometersgroottedethermo-elektrischeefficiëntiesterkkunnenverbeteren.Fononenkunnenzichmoeilijkdoordezekleinestructurenbewegen.Elektronenzijnechterkleingenoegomweinigweerstandbinnendezestructurenteondervinden.Omditeffecttekunnentoepassenmoetendezenanomaterialeningrotehoeveelhe-dengeproduceerdkunnenworden.Daarliggendegrootsteuitdagingen.DaaromtrektdeJapaneseScienceandTechnologyAgency(JST)onderhaarAdvancedLowCarbonTechnologyResearchandDevelopmentProgram(ALCA)1,5miljoeneurouitvoorhetproject:‘DevelopmentofHighEfficientSiliconThermoelectricMaterialsusingNanostructureControl’.(2)DitonderzoekvindtplaatsineensamenwerkingtussendeUniversiteitvanOsakaenhetNationalInstituteofAdvancedIndustrialScienceandTechnology(AIST).Hetlooptvan2012to2017.Doorporeussiliciumtebehandelenmeteenmengselvanzilvernitraatenwaterstof-

fluoridevormenzichnanodradenophetoppervlakvansiliciumdeeltjesmeteendiameterkleinerdanhonderdnanometer(ziefiguur2).Deelektronenbewegenmakkelijkdoordenanodraden,maardefononenhebbenmoeiteomzichdoordezedunneenwanordelijkestructuurtebewegen.Deonderzoekershebbenmetdezebehandelingdeeerstestaprichtingnano-siliciumgezet.Devolgendestapisomdeverschillendeparametersvandegroeiteverbeterenomdebestethermo-elektrischeeigenschappentekrijgen.Het

doelisomnano-siliciuminbulkteontwikkelenalsthermo-elektrischmateriaal.Hetheefteenefficiëntievanongeveertienprocenttussenkamertempe-ratuuren300°C.Ditmaakttoepassinginauto’smogelijk.Bijeengoedeimplemen-tatieinauto’skanhetterugwinnenvandoorwarmteverlorenenergietienprocentbesparenophetbrandstofverbruik.

Oxidische nanokubussen als thermo-elektrisch materiaal

Eenanderegroepmaterialendiemeerenmeeraandachtbeginttekrijgen,zijn

Figuur 2. Silicium in bulk bestaat uit deeltjes kleiner dan honderd micrometer waarop zich kleine nanodraden bevinden. De elektrische weerstand is hoog, terwijl de thermische weerstand laag is. (Bron: JST project site)

Figuur 3. Strontium titanaat (STO) nanokubussen worden gedopeerd met Niobiom (Nb:STO) voor de ‘schil’, en met lanthaan voor de ‘kern’ (La:STO). Als de opgeloste STO nanokubussen worden opgelost en vervolgens het oplosmiddel wordt verdampt, vormt zich door zelfassemblage een regelmatig patroon van STO-nanokubussen. De grensvlakken van de kubussen onderling blokkeren de warmte, maar het kwantummechanisch transport van de elektronen in de dunne Nb:STO schil houdt de elektrische geleiding hoog.


http://thermoelectric-nanosilicon.jp/

Land | Artikel naamJapan | Japan onderzoekt nieuwe thermo-elektrische materialen Japan | Japan onderzoekt nieuwe thermo-elektrische materialen

oxiden.Binnendezegroepwordtstrontiumtitanaat(SrTiO3ofSTO)veelonderzocht.(3)NormaalgesprokenisSTOeenslechteelektrischegeleider.Daardoorheefthetgeengoedethermo-elektrischeeigenschappen.Maarwanneerereenkleinehoeveelheidniobium(Nb)inwordtgeïmplanteerd(Nb:STO),vertoonthetineensthermo-elektrischeeigenschappen.Hetmeestverrassendeis,dateendunnefilmvanNb:STOopeendikkerSTO-substraat,deSeebeck-coëfficiënt,hetaantalVoltdatperKelvinontstaat,vervijfvoudigt.

Bij een goede implementatie in auto’s kan het terugwinnen van door warmte verloren energie tien procent besparen op het brandstofverbruik

Eenverklaringhiervoorisdatereenzogenaamdtweedimensionaalelektrongas(2DEG)wordtgevormdindezeNb:STO-laag.Ditbetekentdatdegelei-dendeelektronen‘gevangen’zittenineendunnelaagwaarzeminderweerstandondervinden.Aangeziendeelektronennumakkelijkerdoorhetmateriaalkunnenterwijldethermischegeleidbaarheidnietverandert,gaatdeefficiëntieomhoog.HetconceptvandedunneNb:STO-laagkanookindriedimensieswordenuitgebreid.AandeUniversiteitvanNagoyadoenProfessorFengDangenProfessorKunihitoKoumotoonderzoeknaardriedimensio-naleSTO-kubussen.Zijproberennanoku-bussentesynthetiserenbestaandeuiteenkernvanSTOwaarlanthaaningeïmplan-teerdis(La:STO),meteenschilvanNb:STO.Delanthaankernisgekozenomdeelektrischegeleidbaarheidhooggenoegtehouden,terwijldeomstandighedennoggunstigzijnomeen2DEGtevormen.Vervolgenswordendezeblokkenmeteengroottevantientallennanometersineen

oplosmiddelverspreid.Ditmengselbrengendeonderzoekersopeensubstraataan.Wanneerhetoplosmiddelverdampt,rangschikkendekubussenzichdoorzelfassemblageineenordelijkedriedimen-sionalestructuur(ziefiguur3).Hetvoordeelvandezestructuurisdatdefononenmoeitehebbenmetgrensvlakken.Aangezienerveelgrensvlakkenzijndoordeaaneengeslotenkubussen,isdewarmtegeleidinglaag.Maardoorhet2DEGdatgevormdwordttussendeSTO-nanokubussenisdeelektrischegeleidinghoog.VolgensKoumoto,ishet“eenongelooflijkeuitdagingomdegecontro-leerdesynthesevanzulkekleinekubussenbeheersen.”Hetonderzoeksteamishardaanhetwerkomdeverschillendeparametersteonderzoekendiebijvoor-beeldvaninvloedzijnopdegroottevandenanokubussenendezelfassemblageomhetmateriaalzoefficiëntenstabielmogelijktemaken.Hetonderzoeksteamheeftdesyntheseendezelfassemblagealgoedonderdeknie.Hetmoetnunogonderzoekenhoehetmogelijkishetmateriaalgrootschaligengoedkoopteproduceren.Ookmoetdestabiliteitnogwatverbeteren,zodatdematerialenlangetijdmeekunnengaanenbestandzijntegenzwareomstandigheden.HetonderzoekmaaktdeeluitvaneengroterdoorJSTgefinancierdproject:DevelopmentofHigh-EfficiencyThermoelectricMaterialsandSystems.(4)Hiervoorisongeveer2,3miljoeneuro)uitgetrokkenineenperiodevan2008tot2014.VerderdoenmeedeuniversiteitvanNagoya,deuniversiteitvanHokkaido,deTokyoUniversityofSciencevanYamaguchienhetAIST.Alshetdoelvanditprojectwordtgehaald,zalerin2014eenefficiëntievanronddetienprocentgehaaldzijnbinneneengroottemperatuurbereik.MarkHuijben,directeurvanhetstrategischonderzoeksgebiedNanomaterialenvoorEnergieaandeUniversiteitTwenteonderzoekteveneensSTOenandereoxiden.Huijbenzietookmogelijkekansenvoordezematerialen.ZowordterinNederlandgeprobeerddekennisvanthermo-elektrischematerialentecombine-renmetkleineautonomesensoren.HieraanwerkendeUniversiteitTwenteenhetHolstCentrumsamen.Zulkesensoren

zoudenvierentwintiguurperdagopafgelegengebiedeninformatiekunnenverzamelenzondereenexterneenergie-bronnodigtehebben.

ConclusieDitzijnslechtsenkelevoorbeeldenvannieuwethermo-elektrischematerialeninJapan.Hetmagduidelijkzijndathetlanddezoektochtnaarthermo-elektrischematerialennietopgeeftendathetdeontwikkelingvandezecomplexemateria-lenserieusneemt.Denadrukligtnietalleenopdeverbeteringvandethermo-elektrischeefficiëntie,maarookopdeselectievangoedkope,veelvoorkomendeenschonematerialen.Eenveelbelovendewegdiewordtingesla-genisdeontwikkelingvannanogestructu-reerdematerialen.Dezestrategiekanbijverschillendesoortenmaterialenwordentoegepast,zoalssiliciumenstrontiumtita-naat.Degrootsteuitdagingnuisomdezematerialeningrotehoeveelhedenteproducerenterwijldenanostructuurintactblijft.IneenvolgendartikelzullenverschillendelopendeprojectenuitJapanwordenbehandeldwaarinthermo-elektrischematerialenwordentoegepast.Stuurvooreenuitgebreidrapportoverthermo-elektrischematerialenenapplicatiesinJapaneenmailnaarmail@nost.co.jp

Bronnen• ArtikeloverdeenergiebronvanNASA’sMars

ScienceLaboratory“Curiosity”.

• SitevoorhetJSTproject:“DevelopmentofHigh

EfficientSiliconThermoelectricMaterialsusing

NanostructureControl”.(Japans)

• K.Koumotoetal.,OxideThermoelectric

materials:Ananostructuringapproach,Annu.

Rev.Mater.Res.2010.40:363-94

• SitevoorhetJSTproject:“DevelopmentofHighly

EfficientThermoelectricMaterialsandSystems”.

• PresentatievanT.Kajikawa“OverviewofProgress

inR&DforThermoelectricPowerGeneration

TechnologiesinJapan”2012.

Meer informatieSébastienMoitzheim,RobStroeks


IA Japan




https://inlportal.inl.gov/portal/server.pt?open=514&objID=1269&mode=2&featurestory=DA_584405

http://thermoelectric-nanosilicon.jp/

http://www.annualreviews.org/doi/abs/10.1146/annurev-matsci-070909-104521

http://www.annualreviews.org/doi/abs/10.1146/annurev-matsci-070909-104521

http://www.jst.go.jp/kisoken/crest/en/area06/1-02.html

http://www1.eere.energy.gov/vehiclesandfuels/pdfs/thermoelectrics_app_2012/tuesday/kajikawa.pdf



Land | Artikel naamJapan | Japanse innovaties in flexibele geprinte elektronica

Japanse innovaties in flexibele geprinte elektronica

SamenvattingMetmeerdantwaalfhonderdaanwezigenwasdeInternationalConferenceonFlexibleandPrintedElectronics(ICFPE)aandeUniversiteitvanTokyoditjaareengrootsucces.(1)“Ditbevestigtdeaantrek-kingskrachtvanJapanalshetomgeavanceerdematerialengaat”,steltvoorzittervandeconferentie,professorTakaoSomeyavandeUniversiteitvanTokio.IndebiomedischesectorverwachtJapanbijvoorbeeldbelangrijketoepassingen.Prof.Someya,wereldwijdeenbelangrijkespecialistinorganischeelektronica,isvorigemaandnogaangewezenalsleidervaneennationaalproject:theSomeyaBio-HarmonizedElectronicsProject.Ookdeindustriezitnietstil.HetKoreaanseSamsunglegdedestrategieuitdiehetbedrijfzalvolgenomzogehetenzachteelektronicatemaken.Hierbijwordenhardecomponentenuitdeconventionelemicro-elektronicagecombineerdmetflexibelesubstraten.Sonyriepoptotmeeropeninnovatieomzodeuitdagingenvanflexibeleelektronicaaantekunnen.ErisaleenbelangrijkestaprichtingopeninnovatievanflexibelegeprinteelektronicagezetmetdeJapanAdvancedPrintedElectronicsTechnologyResearchAssociation(JAPERA).VanuitNederlandwarenerondermeerdeelnemersvanuitdeTUDelft,TNOenhetHolstCentrum.

InleidingOp de International conference on Flexible and Printed Electronics (ICFPE) aan de Universiteit van Tokyo gaven onder andere Samsung en Sony hun visie op geprinte en flexibele elektronica. Duidelijk werd dat Japan meer en meer open begint te staan voor open innovatie. Dit geldt vooral voor gebieden waar nog grote uitdagingen liggen, zoals bij de flexibele geprinte elektronica.

Micrometer printenDe interesse in flexibele geprinte elektronica valt te verklaren door de mogelijkheden die het opent. Een belangrijk voordeel is dat elektrische componenten grootschalig en goedkoop geproduceerd kunnen worden, bijvoorbeeld door gebruik te maken van roll-to-roll processen.(2) De flexibele componenten vergroten de ontwerpmogelijkheden enorm. Ook is er veel minder materiaal nodig dan bij de conventionele productie van elektrische componenten. Dit levert milieuvoordeel op.

Het Japanse bedrijf SIJ Technology heeft een printer ontwikkeld die een volume tot 0,1 femtoliter kan printen.(3) Dat is 10-15 liter, oftewel een tienduizend biljoenste liter –tienduizend keer kleiner dan de gemiddelde menselijke cel. De technologie kwam voort uit onderzoek van het National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST). Met deze technologie kunnen verschillende vloeistoffen worden geprint, zoals geleidende en isolerende inkt of zelf biologisch materiaal zoals eiwitten. De printer kan een

lijn met een diameter van een half micrometer printen, de kleinste afmeting ooit door een commerciële printer gehaald.

Zachte elektronicaSamsungliettijdensdeplenairesessiehorenwelkestrategiehetwilvolgen.Inplaatsvanflexibeleelektronicawilhetbedrijfzachteelektronicagaanontwikkelen.Dithoudtindatergebruikwordtgemaaktvanhardechipsuitdebestaandelithografischetechnologievoorsilicium,gecombi-neerdmetflexibelesubstraten.“Doordezehardecomponentenopeenzachtsubstraatteplaatsenkunnenwedevoordelenvanbeidetechnologieënbenutten”,aldusKinamKim,presidentvanhetSamsungAdvancedInstituteofTechnology.“Debestaandesiliciumtechnologieisalverontwikkeldenveelsnellerdanwatmomenteelmogelijkismetflexibelegeleidendepolymeren.”Omdezetechnologieëntecombinerenzijnzogehetentransfertoolsnodig.Dezemoetendeverschillendeonderdelennauwkeurigophetflexibelesubstraatplaatsen.Hiervoorkunnentweeverschillendestrategieënwordentoegepast.Bijdeeerstemethodebepalenbetrokkenenopvoorhandwaarzedeonderdelenophetsubstraatzullenplaatsenenprintendeonderliggendeconnecties.Bijdetweedemethodewordendeonderdeleneerstgeplaatst,waarnaachterafdeinterconnectieswordengemaakt.


Land | Artikel naam Land | Artikel naamJapan | Japanse innovaties in flexibele geprinte elektronica Japan | Japanse innovaties in flexibele geprinte elektronica

Hetklinktmakkelijk,maarhetmakenvangeprinteinterconnectiesisnogeenuitdaging.Ditkomtdoordatdebenodigdemetalenzoalszilverenkopertotinktverwerktmoetenworden.Dezeinktheeftdannogaltijdeenhogereweerstanddandepurevastestofvanhetmetaal.Ditmaakthetlastigeromefficiënteapparatentemaken.Erwastijdensdeconferentiedanookeenapartesessiegewijdaangeleidendeinkt.

Someya Bio-Harmonized Electronics Project

EenbelangrijketoepassingvanflexibeleelektronicadieSamsungvoorzietbetreftbiomedischeapplicaties.Kimlegdeuitdatdeverwachtegroeivanflexibeleelektro-nicatotnutoenoglangnietgehaaldis.Debiomedischesectorzoudedrijvendekrachtvoorgroeikunnenzijn.Japanheeftditookingezien.DeJapaneseScience&Technologyagency(JST)heeftmethetfondsExploratoryResearchforAdvancedTechnology”(ERATO)inaugustusditjaarhetSomeyaBio-HarmonizedElectronicsProjectgefinancierddattotmaart2017zallopen.(4)ProfessorTakaoSomeyavandeUniversiteitvanTokyo,tevensvoorzittervandeICFPE,zalditprojectleiden.

De printer kan een lijn met een diameter van een half micrometer printen, de kleinste afmeting ooit door een commerciële printer gehaald.In Japan krijgt het thema open innovatie steeds meer aandacht.

Flexibeleelektronicaisdoordezachtestructuuruitermategeschiktvoorkoppelingaanbiologie.Ditbiedtdemogelijkheidomelektrischeenchemischesignalentemetenendezeinformatiete

gebruikenomdetoestandvanhetlichaamtebepalen.Ditkanhandigzijnbijziektenwaareenconstantmonitoringvanbepaaldestoffenbelangrijkis,zoalsbijvoorbeeldglucosebijdiabetes.

Open innovatieHetontwikkelenvannieuwetechnolo-gieënwordtmeerenmeereenuitdaging.“Detechnologievoorvideorecordersvereistehoogstenstientallenpatentenvaneenpaarbedrijven.TegenwoordigiseentechnologiezoalsBlu-Raygebaseerdop

ruimdrieduizendpatentenvanzestigverschillendebedrijven.Hierdoorishetmoeilijkergewordenomietsnieuwsteontwikkelen”,legdeRyojiChubachi,vicevoorzittervanSony,uit.OmditprobleemoptelossendeedChubachieenoproeptotmeeropeninnovatie.HijnoemdeCERNalseensuccesvolvoorbeeldvanhoeopeninnovatiekanleidentoteenprachtigresultaat,zoalsinditgevaldebevestigingvanhetbestaanvanhetHiggsbosondeeltje.InJapankrijgthetthemaopen

Figuur 1. Concept van een zachte chip. Sommige componenten kunnen direct in de flexibele film worden gemaakt, andere maken gebruik van conventionele lithografische technieken. Door de harde componenten op het flexibele substraat aan te brengen en vervolgens te koppelen kan een flexibel apparaat gemaakt worden.

Figuur 2. De onderwerpen die onderzocht zullen worden voor het Someya Bio-Harmonized Electronics Project. (Bron: Projectsite)


http://www.bhe.t.u-tokyo.ac.jp/

Japan | Japanse innovaties in flexibele geprinte elektronica

innovatiesteedsmeeraandacht.ZoissindskortdeTsukubaInnovationArena(TIA-nano)opgerichtdieonderzoekdoetinnanotechnologie.(5)TIA-nanoheeftdaarinzeskerndomeinenvastgesteld(ziefiguur3).Ditinitiatief,waarvanChubachibestuurs-lidis,promootopeninnovatieencombineertverschillendeinstitutenzoalshetNationalInstituteforMaterialsScience(NIMS),deuniversiteitvanTsukubaendeHighEnergyAcceleratorResearchOrganization(KEK).TIA-nanowordtondersteunddoorzowelMETI,hetMinisterievanEconomischeZakenalsdoorMEXT,hetMinisterievanOnderwijs.TIA-nanoisopenvooriedereendiewilbijdragenaankenniseninnovatiedoor

middelvannanotechnologie.

Omdekrachtentebundelenisinmaart2011eenopeninnovatieassociatieopgericht:deJapanAdvancedPrintedElectronicsTechnologyResearchAssociation(JAPERA).(6)Hierdoenmomenteelal31Japansebedrijveneninstitutenaanmee(zietabel1).Japanwilhiermeezijninternationaleconcurrentie-positieversterkenomgoedkoop,snelenefficiëntflexibeleelektronicatekunnenprinten.JAPERAwildevroegecommercialiseringvangeprinteelektronicaverwezenlijkendoorproductietechnologieteontwikkelen.HetneemtdeelaanhetdoordeNew

EnergyandIndustrialTechnologyDevelopmentOrganization(NEDO)gefinancierdeprojectDevelopmentofMaterialsandProcessTechnologyforAdvancedPrintedElectronics,datlooptvan2011totenmet2016.Hiervooris23,7miljoeneurobeschikbaar.

HetNEDO-projectwaarJAPERAzichmeebezighoudtheefthoofdzakelijkvierdoelen:• Deontwikkelingvandetechnologieom

continuzeerflexibeleelektronischesubstratenteprinten;

• DeontwikkelingvandematerialenenprocestechnologievoordeproductievangeavanceerdegeprinteTFT(dunnelaagtransistor)matrices;

• Printmethodentoepassenomelektro-nischpapiertemaken;

• Printmethodentoepassenomflexibelesensorentemaken.

Nederlandse deelnameTijdensdeICFPEwasNederlandonderanderevertegenwoordigddoorTNOenhetHolstCentrum.HetHolstCentrumiseenopeninnovatieplatform,vergelijkbaarmetTIA-nanoenJAPERA.Hetdoetveelonderzoeknaarflexibeleelektronicametverschillendepartijenvanuitdeuniversi-tairewereldendeindustrie.Deonder-zoeksonderwerpenlopenuiteenvanroll-to-rollprintentotdeontwikkelingvanspecifiekematerialendienodigzijnvoordeproductievanflexibelegeprinteelektronica.HetHolstCentrumwilonderandereverschillendemogelijketoepassin-genverkennenwaarinflexibeleelektronicagebruiktkanworden.(7)TijdensdeICFPEpresenteerdeGerwinGelinck,managervanhetOLED-displayprogramma,hetonderzoekvanhetHolstCentrumomflexibeleelektronicatoetepasseninRöntgendetectorfolies,smartlabelsenzonnepanelen.ProfessorRyoichiIshiharavandeTUDelftwasalslidvandeICFPE-organisatieverantwoordelijkvoordeEuropeserelaties.InNederlandheeftIshiharabijgedragenaanderoadmapPrintingvoordetopsectorHighTechSystemenenMaterialen(HTSM).(8)ZelfisIshiharainsamenwerkingmetProfessorShimodavanhetJapanAdvancedInstituteofScienceandTechology(JAIST)

Figuur 3. De zes kerndomeinen waar TIA-nano zich op focust: nano-elektronica, power electronics, nano-MEMS, nano-groen, koolstofnanobuizen en nano-materiaalveiligheid. JAPERA

Figuur 4. De voordelen en voorbeelden van flexibele en geprinte technologieën door JAPERA.


Land | Artikel naamJapan | Japanse innovaties in flexibele geprinte elektronica Japan | Japanse innovaties in flexibele geprinte elektronica

bezigmetonderzoeknaarvloeibaarsilicium.(9)DitmaakthetmogelijkomsiliciumdirectteprintenombijvoorbeeldTFTsteproduceren.VolgensIshiharaisdeICFPEeengoedeplekvoornieuwecontactenenpartnersomprinttechnolo-gieënverderteontwikkelenendezetecommercialiseren.

ConclusieHetgroteaantaldeelnemersmaaktdeJapanseaandachtvoorhetthemaflexibeleelektronicaduidelijk.“Metmeerdan1250deelnemersisditevenementeengrootsucces!”,steltvoorzitterSomeyatrotsvast.DetweeeerdereICFPE-conferentiesinZuid-Korea(2009)enTaiwan(2010)warenmet350en400deelnemersveelkleiner.VolgensSomeyaisdegroteaandachtvoordezeeditietedankenaandesterkepositievanJapanophetgebiedvanmaterialen.DaaromheeftJapanveeltebiedenwatbetreftdebenodigdemateriaalkennisvoorflexibelegeprinteelektronica.DevolgendeICFPEzalin2013weerinKoreawordengehouden.

Bronnen• Sitevan“The2012International

ConferenceonFlexibleandPrintedElectronics”.

• Artikeloverhet“roll-to-roll”process.• InformatievanSIJTechnology.• Sitevanhet“SomeyaBio-Harmonized

ElectronicsProject”(Japans).

• SitevandeTsukubainnovatieassociate(TIA-nano).

• Sitevandeopeninnovatieassociate“JapanAdvancedPrintedElectronicsTechnologyResearch.

• Nieuwsbericht“HolstCentreandimeclaunchresearchprogramonflexibleOLEDdisplays”,17januari2012.

• RoadmapHTSM“printing”.• Nieuwsberichtoverspincoatenvan

Vloeibaarsilicium,28februari2012.

Meerinformatieviadewebsite,onderIAJapanbeschikbaar.

Meer informatieSébastienMoitzheimenRobStroeks

[email protected]

IA Japan

Tabel: Open innovatiepartners in JAPERA, per 1 september 2012


http://www.icfpe.jp/

http://www.holstcentre.com/en/NewsPress/NewsList/R2R_imprint.aspx

http://www.sijtechnology.com/en/technology/index.html

http://www.bhe.t.u-tokyo.ac.jp/

http://tia-nano.jp/en/core/index.html

http://japera.or.jp/index1.html

http://www.holstcentre.com/Home/NewsPress/PressList/Flexible_OLED_Displays.aspx

http://www.htsm.nl/dsresource?type=pdf&objectid=default:6475&versionid=&subobjectname=

http://homepage.tudelft.nl/37b8x/TUD/Flex/Entries/2012/2/28_Single-Grain_Si_TFTs_using_Spin-Coated_Liquid-Silicon.html



Land | Artikel naamJapan | Nano is big in Taiwan

Nano is big in Taiwan

SummaryIn2003theTaiwangovernmentembarkedonasixyearNationalProgramofNanoTechnology(NPNT).Itsupportsacademiaandindustrytodiscoverandmastertheopportunitiesnanotechnologyisofferingtoimproveandinventnewmaterials,devicesandproducts.In2008thegovernmentapprovedthesecondphaseofNPNTfortheperiod2009to2014.In2009theNationalScienceCouncilstartedtheNanotechnologyBridgeProgramforNPNTasaparallelbutindependentprogram.Thisprogramispromotingthevalueofnanotechnologiesandisstimulatingthedevelopmentofemergingindustries.DuringthepastdecadeNPNTcreatedseveralcoreresearchfacilitiesatnationaluniversitiesandtheIndustrialTechnologyResearchInstitute(ITRI)becameatopinstituteforindustrialnanoR&Dandapplications.TheamountofTaiwanesecompaniesapplyingnanotechnologyisgrowing.SomedevelopedintokeyplayersinTaiwan,likeTSMC,UMCandXinNanoMaterials.ProductcertificationwithnanoMarkhelpscompaniestolaunchtheirproductsonthemarket.

IntroductionIn its 2009 White Paper on Taiwan Industrial Technology, the Ministry of Economic Affairs (MOEA) focuses on the integration of chemistry, materials science and nanotechnology for developing new materials and innovative applications to aid Taiwan’s electronics, semiconductor, information, communica-tion and optoelectronics industries. Since then the main R&D areas are energy, biomedical , display, electronic and eco-friendly materials.(1)

BackgroundAlreadyinDecember2000theTaiwangovernmentwasshapingnanotechnologypoliciesduringtheannualmeetingoftheScienceTechnologyAdvisoryGroup(STAG)oftheExecutiveYuanandinJanuary2001intheNationalScience&TechnologyConference.InJune2002asixyearNationalProgramofNanotechnology(NPNT)wasapprovedbythecabinet-levelNationalScienceCouncil(NSC).Undertheguidanceoftwenty-fiverepresen-tativesfromtheSTAG,theNSC,theAcademiaSinica,theMinistryofEducation,theIndustrialTechnologyResearchInstitute(ITRI),theMinistryofEconomicAffairs,theAtomicEnergyCommission,theEnvironmentalProtectionAgencyandothers,NPNTstartedinJanuary2003.

National Program of Nanotechnology (NPNT)ThefirstphaseofNPNTwascarriedoutforacceleratingthetrainingofmanpowerfornanotechnologyresearchandbuildingasolidbaseofcoreresearchfacilitiesfornanotechnologydevelopmentinTaiwan.Soby2005theSTAGindicatedinanIndustrialTechnologyStrategyMeetingthattheTaiwanesegovernmentshould

activelyparticipateinthedevelopmentofnanotechnologytoacceleratecreatingindustrialbenefitsandtomakeTaiwanthemostimportantR&Dcentreofnanotechnology.ThemeetingalsodevelopedguidelinesforthenextphaseoftheNPNT.

ThesecondphaseofNPNTwasapprovedinApril2008;againforaperiodofsixyearsfrom2009to2014.TheaimoftheprogrambecamethestrengtheningofgovernmentresourcesforthedevelopmentofnanotechnologyfordomesticTaiwaneserelatedindustrieswiththepurposetorealize“NanotechnologyIndustrialization”.Taiwan’sgoalistoturntheresultsofR&DintoindustrialapplicationsandcompetitivenessandtocreateafoundationforTaiwan’shigh-techindustries,accordingtotheprogram’sdirectorDr.WuMaw-kuenoftheInstituteofPhysicsoftheAcademiaSinica.(2)

ThefirstphasestartedwithalmostUS$600million(2003)infunding.FundingofthesecondofNPNTamountstoUS$726million(2008).Duringthefirstphasemorethan4,000sciencepapersand120patentshavebeenpublishedandeighttop-notchresearchteamswereinitiated.Tiesbetweenindustry,universitiesandresearchinstituteshavebeenreinforced.

Research scope of Phase II NPNTBasicresearchinPhaseIIisconcentratedonseventopics:• Newnano-catalystsandenzymes;• Nanointerfaceresearch;• Nanoelectronicsandoptoelectronics;


Land | Artikel naam Land | Artikel naamJapan | Nano is big in Taiwan Japan | Nano is big in Taiwan

• NewInstrumentsfordevelopingnanostructuresandmeasurements;

• Cutting-edgebiomedicaloptoelectronics;

• Environmental,healthandsafetystudiesfornanomaterials;

• Fundamentalmaterialsresearchinnanoelectronics,nanophotonics,bioelectronics,molecular-electricandoptoelectronics.

AppliedresearchinPhaseIIisconcen-tratedon:• Medicalapplicationssuchasdrug

delivery,radiationtreatment,celltherapy,tissueengineeringanddisease-orientednanotechapplications.

• Agriculturalapplicationssuchasnanoorsubmicronmaterials,watertransmis-sionsystems,identificationandtrackingsystems.

• Nano-electronics,amongotherthingsspin-FET,optoelectronicswithnano-CMOS,semiconductormemorieswith45/22nmnode,RRAM,3D-ICtechno-logy,nano-optoelectronicsfeaturingnano-LEDandflexibleelectronics.

• Energyandenvironmentaltechnology:newgenerationsolarcells,nanomateri-alsforfuelcellsandenergystoragesystems,powergenerationandthermoelectriccooling,nanoenviron-mentallyfriendlymaterials.

• Nanomaterialsandtraditionalindustries(functionalnanocomposites,multifunctionalnano-hybridmembranes,nanoporousmaterials,inorganicnano-films,nano-structuredfibers).

Additionalactivitiesinclude:• Legalaspectssuchasaregulatorysystem

fornanomedicineandnanofood.Alsointernationalstandardsandacounsel-lingsystem.

• Instrumentsfornano,includingdeveloping,building,operatinghighlyadvancedtools,nanomeasurementstandards,education,trainingandskillsdevelopment.

• TheMinistryofEducationinitiatesEnvironment,HealthandSafety(EHS)research,manpowertraining,standardsandthepromotionofnanoMarkcertification.

Nanotechnology Bridge Program for NPNTIn2012almostallthefundinghasbeencommittedandmanyprojectsarerunning.In2009NSCstartedthenationalNanotechnologyBridgeProgramforNPNT.Itaimsatthepromotionofthevalueofnanotechnologiesandthestimulationofthedevelopmentofemergingindustriesasaparallelbutindependentprogram.Elementsofthisprogram’smissionaresettingupaninventoryontechnologiescreatedbyNPNTandpreliminarymarketassessment,strategicplanningforR&Dachievementsandthepromotionofnanotechnologyforcommercialization.

NPNT Goals and Results• Thefirstpartofthe“NTNPBuildand

ShareCoreFacilitiesProject”wasgearedtocreatingcorefacilitiesforacademicresearch,including(seefigure.1):

• Developmentofstate-of-the-artresearchtoolsfornano-scienceandtechnologyatAcademiaSinica;

• CenterforMicroscopyandNanoAnalysis(asubdivisionunderCenterforNanoScience)attheNationalTaiwanUniversity;

• CoreFacilityforNanoFabricationandNanoCharacterizationattheUniversity

SystemofTaiwan;• AninfrastructureProjectofthe

NanoscienceandTechnologyCenterinCentralTaiwan;

• TheestablishmentofcorefacilitiesfortheSouthernTaiwanNanotechnologyResearchCenter(STNRC);

• AcorefacilityforNanoLithographyandNanoBiotechnologyattheUniversitySystemofTaiwan;

• TheNanoLaboratoryfortheKaohsiungandPing-TungAreas;

• TheNanoScienceandTechnologyResearchCenterinEasternFormosa.

Thesecondpartfocusesoncorefacilitiesforindustrialapplication.SincenanoR&Drequiresclosecollaborationbetweenindustries,academicaandinternationalnetworks,theuseofcorefacilitiesistargetedatcross-fieldcooperation.Onthisbasis,ITRIhassetuptheNanotechnologyResearchandDevelopmentCenteronJanuary16,2002,andhascompletedtheconstructionoftheNanoCommonLaboratory.Otherrelatedcorefacilitiesare:theNationalNanoDeviceLaboratories(NDL)andNationalSynchrotronRadiationResearchCenter(NSRRC).

Figure 1. Taiwan’s major nano facilities


Japan | Nano is big in Taiwan

TheTaiwaneseindustryamassedalmostUS$10billion(2008)inthefiveyearsbefore2008asaresultofthefirstsixyearNPNTprogram,accordingtoanofficialoftheCouncilforEconomicPlanningandDevelopment(CEPD).(5)MorethaneighthundredTaiwanesemanufacturersusenanotechnologyinonewayoranother.Theyaremainlyactiveintheelectronicindustriesbutalsoinmoretraditionalindustriesliketextiles.

Taiwan Nano ExhibitionNPNTorganizesdemonstrationsoftheachievementsoftheprogram.Thenext(10th)exhibitionwillbebetweenOctober3rdand5thattheTaipeiWorldTradeCenter.Duringthisventuretwohundredboothwelcomeclosetofifteenthousandvisitors.Government,foreignanddomesticindustriesshowcasetheirtechnologieshere.(6)

Foranoverviewofthekeyplayerssee:thisarticleonInnovatieAttachéNetwerk,NanoisbiginTaiwanPart2Annex.

Sources• WhitePaperonTaiwanIndustrialTechnology,

1995-2012.

• NationalProgramofNanotechnology(NPNT).

• Environment,HealthandSatety(EHS)research.

• NanotechnologyBridgeProgramforNPNT.

• NanotechnologyproductsearnTaiwanNT$300

billion.NanotechnologyproductsearnTaiwan

NT$300billion

• TaiwanNanoExhibition,Oct.3-5,2012.

More informationPaulopdenBrouw


IA Japan


http://www.agentschapnl.nl/ia-netwerk

http://doit.moea.gov.tw/itech/eindex.asp?TYear=2009

http://doit.moea.gov.tw/itech/eindex.asp?TYear=2009

http://www.twnpnt.org/english/index.asp

http://www.epa.gov.tw/en/epashow.aspx?list=122&path=9041&guid=cef4b7fc-933c-4502-8507-b1893a90ac3f&lang=en-us

http://nano-taiwan.sinica.edu.tw/en/about/

http://www.nanowerk.com/news/newsid=4790.php




http://nano.tca.org.tw/index.php?lang=e

The Netherlans | Green Opportunities for the NetherlandsJapan | Nano is big in Taiwan Japan | Alternative sub-sea sources for minor metals and rare earths

Alternative sub-sea sources for minor metals and rare earths

SummaryJapanissearchinganddevelopingnaturalresourcesunderthesea.Oneofthegoalsfornaturalresourcedevelopmentistocommercializesea-floorhydrothermaldepositsinexclusiveeconomiczones(EEZ)by2018–2019.Thisisdonetosecureanalternativesupplyofminormetalsandrareearths.Japanistryingtobecomemoreindependentfromimportednaturalresourcesbecauseofagrowingconcernfor‘resourcenationalism’andincreasingprices.Preliminaryresearchtograspdistribution,quantitiesandlocationofnaturalresourcesisnecessarybeforeadevelopmentprojectcanbelaunched.Toincreasetheenergypaybackratioonnaturalresourcedevelopment,newtechnologiesarebeingstudied.

IntroductionHigh-technology industries currently use minor metals and rare earths as essential components of their products. For example, the Netherlands is a huge importer of cemented carbide, made of minor metals such as tungsten (wolfram, W) and tantalum (Ta). 73 % of all cemented carbide exported to EU, amounting to a worth of 520,000,000 U.S. dollars, went to the Netherlands in 2009. W is used, for example, for miniature drills to make tiny holes for use in miniaturi-zed electric devices. Ta is used in fuel cell, solar batteries and semiconductors. Japan supplies 71% of the EU imports of cemented carbide. Although Japan exports some processed minor metals, it also highly depends on importing minor metals and rare earths.

Importingminormetalsandrareearthsfromasinglesource,China,isnotgoodforstableeconomicgrowth.Thisgoesespeciallyforhightechindustriesbecausesuppliers’policiescanhaveahugeimpactonthedevelopmentandevenexistenceoftheseindustries.ChinaforinstancecontrolstheexportofWbyimposingtax,limitingtheexportvolumeandsettingminimumexportprizes.NegotiatingandappealingtotheWorldTradeOrganization(WTO)aretwoofthedirections

tosolvethisproblem.Searchingforalternativesourcesisanotherdirection.

Japanstartedtosearchfornaturalresources,includingminormetalsandrareearths,undertheoceanintheirEEZtodiversifythesupplyofnaturalresources.ThisactivityisoneofthetargetedareasofthenationalplansoncleveruseofmarineresourcesendorsedbytheJapaneseDietin2008.Findingandestimatingcommerciallyviableprovenreservesofhydrothermaldepositsfromthevastseafloorsisaprioritytoconducttheplansuccessfully.Newmaritimetechnologiesareinventedtoguaranteesuccess.

Sea-floor hydrothermal depositThelocationofsea-floorhydrothermaldepositsisassociatedwiththevolcanicactivityinforinstancetheoceanicridge.Thesedepositsareformedinseveralsteps.First,seawaterseepsthroughundertheoceaniccrustanditisheatedbymagma.Thenvarioustypesofmetalsintheoceaniccrustdissolveintotheheatedseawater(270–350°C).Whenthisheatedseawaterisspewedintothebottomoftheoceanagainthrough‘chimneys’,itisrapidlycooledbythesurroundingcoldseawater.Themetalsarethendepositedontheseafloor.Sea-floorhydro-thermaldepositscontaintypicallyzinc(Zn),copper(Cu),lead(Pb),gold(Au),andsilver(Ag).Theratioofdepositedmetalsdependsonthegeologicalcharacteristicsofthedepositsite.Sea-floorhydrothermaldepositsites,discoveredwithintheEEZofJapanby2004,weremainlylocatedintheIzu-OgasawararegionsandintheOkinawaregion(Fig.1).Thesedepositswerecharacterizedbyblackorewithvariousvaluableelementssuchaszincsulfide(ZnS),leadsulfide(PbS)andChalcopyrite(CuFeS2).Vertically,theyarelocatedinrelatively

Figure 1. Locations of sea-floor hydrothermal deposits in EEZ of Japan (MEXT)


Japan | Alternative sub-sea sources for minor metals and rare earths

shallowwater,from700to1,600metersdeep.Thisisshallowcomparedtoothernaturalresourcessuchasmanganesenodules,typicallyfoundat4,000to6,000metersdepth.

Steps forward Tocommercializesea-floorhydrothermaldepositsin2018-2019isagoaloftheproject“BasicPlanonOceanPolicy”endorsedbytheJapanesegovernmentin2008.Twomajorstepsareneededbeforethedevelopmentofnaturalresourcescantakeplace.Thefirststepisinvestigationinthefieldandthenextstepisassessmentofthedataobtainedinthefieldinthefirststep.

Duringthefieldinvestigationlargeareasareroughlycoveredtofindthecandidatesfordevelopmentsites.Sonarisprimaryusedaswellasgravitationalprospecting,magneticforceandseismicphasetogetseabedinformation.Thensedimentsamplesarecollectedtobeanalyzedinalaboratory.Ifnecessary,sampledrillingisconductedtoobtainsedimentsamples.Afterselectingoptimalcandidatesbasedonavailabilityofresources,assessmentwillbeconductedfromtheeconomical,environmental,andtechnicalpointsofview.Thevolumeisgenerallyakeyfactortodeterminewhetheradevelopmentprojectwillbelaunched.Largerprovenandcommerciallyviablereservesbringahigherenergypaybackratiobecauseofrelativelyreducedextractioncosts.InJapan,noneofthecommercialdevelopmentsofsea-floorhydrothermaldepositshasstartedyet.Currently,effectivewaystoselecttheoptimaldevelopmentsitesareinvestigated.Technologytoactuallyretrievesea-floorhydrothermaldepositshasnotyetbeendeveloped.In2012,quitesubstantialgovernmentfunds,upto60,000,000yenforoneresearchtheme*,wereimplemen-tedforeffectivetechnologiestograspthelocation,volume,andqualityofsea-floorhydrothermaldeposits.However,commer-cializationofminingsitesisreportedlydelayedbecauseon-siteexperimentsofrelatedtechnologieswerelimited,mostlyduetotheunavailabilityofresearchvessels

(NikkeiJune,5,2012).Nonetheless,researchersarestrivingtoconquerthedifficulties.Thereareseveralmaritimetechnologiesasoptionsforsea-floorhydrothermaldepositdevelopment,beinginventedandawaitingcommercialuse.

Wide-range Survey Technology3D image of the sea floor

Advancedthreedimensionalseismicprospectingdescribesdepthsoflayersandstructuresintheseafloor.Seismicprospectingusesairgunstocausepressurewavesinthewater.Thereceiversdetectthereflectionofthesewavesafterhittingthelayersintheseafloor.Thedifferencesbetweenseveralreceivedwavesindicatethedifferentcharacteristicsoftheseafloor.Thishelpstocreate3Dpicturesofthelayersintheseafloor.Foraclear3Dpicture,aresearchvesseltagsmultiplereceptioncablesanddetectsreflectedwavesinmultipledirectionsbyorchestrat-ingthepositionsofreceiversandtheairgun(Fig.2).Byremovingnoisefromthedataandbyothermanipulationseventu-ally3Dimagesoftheseafloorarecreated(Fig.3).

Figure. 2. Image of 3D geophysical prospecting (tows multiple cables) (JOGMEC)

Figure. 3. 3D images of the sea-floor (JOGMEC)

The use of Hg and its isotopesAnothertechnologytodetectsea-floorhydrothermaldepositsusesanmercury(Hg)detector.Mercuryisemittedfromsea-floorhydrothermaldepositstothesurroundingarea,whichcanbeacluetolocatethesea-floorhydrothermaldeposits.Hgmapssuggestingtheexistenceofsea-floorhydrothermaldepositscanbecreatedbymeasuringtheconcentrationofHginwatersamplescollectedinawidearea.Atthesametime,analyzingtheratioofisotopicHginsulfideprovidestheinformationofcharacteristics(neworold)ofthesea-floorhydrothermaldeposit.Onlyoldandinactiveareaswouldbecandidatesfordevelopment,becauseactiveandnewlycreatedhydrothermaldepositsareusuallyassociatedwithrareecosystemsonearthwithpotentiallyvaluablechemicalsorgenes.Theseshouldnotbedisturbedbyexploitation.Prof.KatsumiMarumooftheUniversityofToyamaisoneofleadersofthisproject.

Autonomous Underwater Vehicle (AUV) and Robot TechnologyYume-iruka, AUV

AnAUVisusedtogetinformationfromalargearea.Yume-iruka,JapanesefordreamdolphinisanAUVthatiscreatedbyJAMSTEC.Itisabletomoveattwotothreeknotsandsearchesfornaturalresources(Fig4).Yume-irukaisfivemeterslongandisabletodiveto3,000meters.Ithaspanelstostabilizeitsbodyonbothtailandhead,whichalwaysenablesYume-irukatopointasonartotheobject,whichistheseafloor.Itcanmovealongwithbumpyseafloorsanddetectssedimentsurfacesuptothirtymetersbelowitself.Yume-irukaisalsoabletosenseboilingseawater,a

Figure 4. Yume-iruka produced by JAMSTEC (Sankei)


Land | Artikel naamJapan | Alternative sub-sea sources for minor metals and rare earths Japan | Alternative sub-sea sources for minor metals and rare earths

typicalsignatureofhydrothermalactivities.Thedevelopmentcostswereabout8,000,000euro.

UnRE#2, marine robotAfterwide-rangesearchfornaturalresources,graspingthedetailedconditionsofcandidatedevelopmentsitesisessential.JAMSTECisdevelopingrobotsthatobtainthedetailedenvironmentalinformationsuchasthepHandCO2concentrationveryclosetotheobjects.UnRE#2,oneoftherobots,isabletomoveat0.5tooneknotandtomovejustabovetwometersfromthebottomoftheocean(Fig.5).Itsloadisastereo-visioncamerathatisabletomeasuredistanceandthreedimensionalpositions.Inaddition,ithasamanipulatortoworkatthebottomofthesea.ResearcherscancontrolUnRE#2fromaresearchvessel.

Figure 5. Created image of marine robots, UnRE#2 (JAMSTEC)

On-Site Analysis TechnologyLaser induced breakdown spectroscopy (LIBS)

Currently,drillingtheseafloorisamainstreammethodtoconfirmsea-floorhydrothermaldepositsonandundertheseafloorsurface.Ittakesenormousamountsoftimeandbudgettoextractandanalyzesamplestoestablishthevolumeofadeposit.Thereforetherearetechnologiesunderdevelopmenttoestablishthesizeofsea-floorhydrothermaldepositsonandundertheseafloorwithoutdrilling.

OneresearchteamoftheInstituteofIndustrialScienceattheUniversityofTokyo,isdevelopingatechnologyofon-siteanalysisofsedimentsamplesatadepthofupto3,000metersunderhighpressure.TheyuseLIBSwhichshootsastronglaserpulsetotheobjectsandcreatesplasma(Fig.6).Byanalyzingthese

plasmaswithaspectro-photometer,itbecomespossibletodetectwhatelementstheobjectcontains.Itanalyzeselementsbothinsolidsandliquids.ThisLIBSwillbeloadedonanAUVandcreateamapofthedistributionofsea-floorhydrothermaldeposits.Thisquickanalysisprovidesinformation,whichcanbeincorporatedintoon-goingresearchplansandschedu-lesatlowcost.Optimalconditionstobeamlasersandtodetecttheemittedplasmasunderhighpressureneedtobestudiedfurther.Inaddition,miniaturiza-tionofthedeviceisalsorequestedtobeloadedonanAUV.

Figure. 6. images of LIBS and analysis on the site (MEXT)

ConclusionCommercializationofsea-floorhydrother-maldepositsseemstobeagreatopportu-nity:economicallyfortheprivatesector,scientificallyforresearchers,andpoliti-callyfortheJapanesegovernment.However,thegoalofcommercializationisstillfaraway.Thequantitiesofsea-floorhydrothermaldepositsthatwerealreadydiscoveredarestillnotunderstoodcorrectly.Beforecommercialization,severalstepswillhavetostillbeworkedout,suchaslargeareasearching,spotsearching,environmental/economical/technicalassessments,extractionandrefining.Allthesestepsrequireadequatedevices,includingcomputermodelstopredicttheenvironmentalimpactasaresultofthedevelopmentofsea-floorhydrothermaldeposits.Althoughthisgoalisstillfaraway,relatedtechnologiesalreadyproducedandbeingdevelopmentinprojectsaredefinitelyuseful,evenforotherpurposes.Realizationandimple-mentationofthesemaritimedevicesareeagerlyawaited.

Sources• MEXT:http://www.mext.go.jp/b_menu/shingi/

dokuritu/005/005g/siryo/__icsFiles/afield-

file/2012/05/15/1314368_09.pdf

• JOGMEC:http://www.jogmec.go.jp/

• JOGMEC:http://www.jogmec.go.jp/

• MSNSankeiNews:http://sankei.jp.msn.com/

science/news/120405/scn12040520550003-n1.htm

• JAMSTEC:http://www.jamstec.go.jp/j/

• MEXT:http://www.mext.go.jp/b_menu/boshu/

detail/__icsFiles/afieldfile/2012/04/11/1319677_1.

pdf

• *http://www.mext.go.jp/b_menu/boshu/

detail/__icsFiles/afieldfile/2012/04/11/1319677_1.pdf

More informationKugakoSugimoto,


IA Japan


http://www.mext.go.jp/b_menu/shingi/dokuritu/005/005g/siryo/__icsFiles/afieldfile/2012/05/15/1314368_09.pdf



http://www.jogmec.go.jp/

http://www.jogmec.go.jp/

http://sankei.jp.msn.com/science/news/120405/scn12040520550003-n1.htm

http://sankei.jp.msn.com/science/news/120405/scn12040520550003-n1.htm

http://www.jamstec.go.jp/j/

http://www.mext.go.jp/b_menu/boshu/detail/__icsFiles/afieldfile/2012/04/11/1319677_1.pdf






Japan | Yttrium uit Japans zeebodemslib?

Yttrium uit Japans zeebodemslib?

SamenvattingJapanseonderzoekerszeggeneengrotehoeveel-heidaanyttriumenanderezeldzameaardmetalentehebbengevondeninslibopdezeebodemrondMinami-Torishima,eeneilandtweeduizendkilometertenzuidoostenvanTokio.HetisvoorheteerstdaterindeJapanseexclusieveeconomischezone(EEZ)eendergelijkehoeveelheidaanzeldzameaardmetalenisontdekt.DevondstkrijgtveelaandachtomdathetafhankelijkheidvanChinakanverkleinen.Chinaheefteenbijnamonopolie-positiealsexporteurvandeschaarsemetalenenlegtdeuitvoerervansteedsmeeraanbanden.Japanheeftalsgrootafnemerdaardoorsteedsmindercontroleopstabieleaanvoerervanvoorverwerkinginonderdelenenproducten.

DetailsBerekeningendieProfessorYasuhiroKatovandeUniversiteitvanTokyo(*1)maakteopbasisvanboringen,wijzenuitdaterbijnazevenmiljoentonaandysprosiumenanderezeldzameaardeninhetbodemsliprondheteilandaanwezigkanzijn.Datis230keerdejaarlijksehoeveelheidvandertigdui-zendtondiehetlandconsumeert.Katokomttotdezeconclusiedoordehogeconcentratiesinhetslib,vooryttriumgemiddeldduizendppm(partspermillion),verspreidovereengrootgebiedvanmeerdanduizendvierkantekilometer.Hetslibwaarindeconcentratieswerdengevondenisop

verschillendeplaatsenbijnatienmeterdik.DevondstbijMinami-Torishimabetekenteenbevestigingvaneerdereonderzoeken.Kato,oudpresidentvanhetmarinekennisinstituutJamstec(*2),richtzichallangeropbodemslibingrotedelenvandeStilleOceaan.Vorigjaarhadzijnteamdepotentiehiervanalaangegevendoordeverdelingvanbodemslibendaarinaanwezigeelementeninkaarttebrengen(*3).Hetonderzoeksteamzietgrotevoordeleninslibdiezeldzameaardmetalenbevatten.Deelementenzijneenvoudigertevindenentebergendanhetgevalismetdegangbarevormenvansedimentdiewordengeëxploiteerd,zoalsinhydrothermaleneerslagofmangaankorsten.Eenandervoordeelisdathetslibbijnageenradioactieveelementenbevat,zoalsuraniumofthorium,diedebergingvandezeldzameaardmetalencompliceren.

Katopleitdanookvoordeontwikkelingvantechnologieomhetslibuitdekilometersdiepezeeinhetgebiedtebergen.DeonderzoekersvoorzienookeenaanpassingvandeDeepSeaResourceStrategy,diezichvooralrichtteopkobaltenandereelementeninmangaanknollen.

Bronnen• YosuhiroKato:www.t.u-tokyo.ac.jp/epage/faculty/t_

meibo/07131921.html

• Pressrelease:www.t.u-tokyo.ac.jp/etpage/

release/2011/070401.html

• Jamstec(JapanAgencyforMarine-EarthScienceand

Technology):www.jamstec.go.jp/e/index.html



IA Japan

Figuur Exclusive economic zone, Red Dots indicate….found


http://www.t.u-tokyo.ac.jp/epage/faculty/t_meibo/07131921.html

http://www.t.u-tokyo.ac.jp/epage/faculty/t_meibo/07131921.html

http://www.t.u-tokyo.ac.jp/etpage/release/2011/070401.html

http://www.t.u-tokyo.ac.jp/etpage/release/2011/070401.html

http://www.jamstec.go.jp/e/index.html


The Netherlans | Green Opportunities for the NetherlandsJapan | Yttrium uit Japans zeebodemslib? Japan | Hitachi ontwikkelt motor zonder zeldzame aardmetalen

Hitachi ontwikkelt motor zonder zeldzame aardmetalen

SamenvattingHetJapanseHitachiheefteenindustriëlemotorontwikkelddiegeenzeldzameaardmetalenbevat.HitachiIndustrialEquipmentSystemsCo.,Ltd.ontwikkeldeeenmethodeommetallischglas(amorfmetaal)doorinstant-bevriezingtelatenstollen.Demethodeisgoedkoopenhetresultaatheefteigenschappendievergelijkbaarzijnmetde(kristallijn)zeldzameaardmetalendieinhethartvandemotorwordengebruikt.

DetailsDe11kWaxial-gapmotorheefteenvermogendatvergelijkbaarismetconventionelemotorenvandezelfdedimensies.Demotorisontwikkeldvoordemarktvanindustriëlepompenenventilatorenintunnels.Deprestaties,aldusHitachi,liggenmet93procentefficiencyinhetbereikvandehoogsteinternationalenormenvandeIEC(InternationalElectrotechnicalCommission).Hitachiverwachtdatdemotorin2014commercieelwordt.Hitachiheeftallangergeïnvesteerdindeontwikke-lingvandemotor,deelsmetondersteuningvandeoverheid(NEDO).Demotivatiewasineersteinstantieomeenmilieuvriendelijkemotorteontwikkelen,maarsinds2008richtHitachizichsteedsmeeropdeontwikkelingvanrare earthvrijeproducten.Hetbedrijfspeeltdaarmeeinopdegroeiendevraagnaaroplossingenrondzeldzameaardmetalen,waarvanChinadeexportdelaatstejarenaanbandenheeftgelegd.Chinalevertongeveernegentigprocentvandezeldzameaardendiewereldwijdwordengebruikt.Japaniseenvandegrootsteafnemersvandezeelementen,enverwerktzeincomponentenenonderdelenvoorproducentenbinnenenbuitenJapan.Japanisdaarmeeeenvandegrootsteexporteursvandezeonderdelen.Omdeinternationaleconcurrentiepo-sitietebehoudenisJapandanookerggevoeligvoorschommelingeninhetaanbod.DeChinesebeperkingenenprijsverhogingenvanzeldzameaardmetalenhebbeninJapangeleidtotinnova-tieveinvesteringenomhetgebruikvanzeldzameaardmetalenteverminderenenzoveelmogelijktevermijden.Ookinvesteerthetlandinrecycling:inhetindustriëleprocesofomproductenalsmobieletelefoonsnagebruikweerintezamelen(urban mining).

Bronnen• HitachiIndustrialEquipmentSystemsCo.,Ltd:

www.hitachi-ies.co.jp/english



IA Japan


http://www.iec.ch/

http://www.iec.ch/


Land | Artikel naamLand | Artikel naamJapan | “Groene banden” op weg naar een duurzame samenleving

“Groene banden” op weg naar een duurzame samenleving

SamenvattingDeJapansebandenfabrikantBridgestoneCorporation,heefttijdenshet“WorldRubberSummit”aange-kondigdtegen2050bandentewillenproducerendie“100%uitduurzamematerialen”gemaaktzijnendaarbijuitgelegdwelkestrategieëndaarvoortoegepastzullenworden.Onderdeeldaarvanishetonder-zoeknaarnieuwsynthetischrubbergemaaktvanbiomassaendeverbeteringendiversificatievannatuurlijkerubberbronnen.HiernaastdoetBridgestoneookonderzoeknaarinnovatieszoalseenduurzame“luchtlozeband”,waarmeehethardopwegisomdeclaimvaneen100%duurzamebandteverwezenlijken.

DetailsDeJapansebandenfabrikantBridgestoneCorporation,heefttijdenshet“WorldRubberSummit”*1aangekondigddathetbandengaatontwikkelendiehonderdprocentuitduurzamematerialen”gemaaktzullenwordenendaarbijuitgelegdwelkestrategieënhetdaarvoorwiltoepassen.Dedrieactiesdiehieraanmoetenbijdragenzijn(ziefiguur1):1.Verminderingvangrondstofgebruik2.Recycleneneffectiefgebruikmakenvan

grondstoffen3.Verbredenendiversifiërenvanhernieuwbare

bronnen

HiermeeonderstreeptBridgestonezijntoewijdingommeetehelpenaaneenduurzamesamenleving.Hetdoelisomtegen2050deCO2uitstootmetvijftigprocentteverminderenenvollediggebruiktemakenvanhonderdprocentduurzamematerialen.

Erwordtverwachtdattegen2050wereldwijdhetaantalauto’sopdewegviervoudigzaltoenemennaarongeveertweemiljard,wateenenormevraagnaargrondstoffenmetzichmeezalbrengen.Omaandezestijgendevraagtekunnenvoldoenentegelijkertijdmilieubewusttehandelen,wil

Figuur 1: Acties die Bridgestone wil ondernemen om tegen 2050 banden te produceren die “honderd procent duurzaam” zijn. Bron: Bridgestone


Land | Artikel naam Land | Artikel naamLand | Artikel naamJapan | “Groene banden” op weg naar een duurzame samenleving Japan | “Groene banden” op weg naar een duurzame samenleving

Bridgestonealzijntechnologischecompetentiesindestrijdgooiendoordehoeveelheidendiversiteitaanhernieuw-baregrondstoffentevergrotenvoordeproductievanautobanden.Eeneerstestapomduurzaamrubberteproducerenisalgezet:ZoisBridgestoneeensamenwerkingaangegaanmetAjinomotoCo.omsynthetischrubberuitbiomassateproduceren.VolgensBridgestonekanditnualgebruiktwordenomsommigerubberproductentevervan-gen.DaarnaastdoetBridgestoneookmeerfundamenteelonderzoekenheefthetbijvoorbeeldbijgedragenaanhetinkaartbrengenvanhetgenoomvanderubber-boom(Hevea brasiliensis),waarmeehethooptbeterevariantenteontwikkelenmeteenhogereopbrengsteneenbeterekwaliteitlatex.

Naastonderzoeknaarduurzamegrondstof-fen,probeertBridgestoneookteinnoverenmetdebandzelf.Zoiseindvorigjaardeontwikkelingaangekondigdvaneenduurzame,“niet-pneumatische”band(ziefiguur2).Doordeuniekestructuurvanspakenbinnenindeband,kanhetgewichtvandeautogedragenworden.Hierdoorhoeftdebandniettewordenopgepomptenzijnlekkebandenverledentijd.Daarnaastlevertdeniet-pneumatischebandeencomfortabeleenstillerijervaring.Doordathetprofielvande“luchtlozeband”uitrubberwordtgemaaktendespakenuitthermoplastischepolymeerwordengemaakt,kanhijvolledighergebruiktworden.AldezeontwikkelingenlatenziendatBridgestonezichzelfnietalleenalseen“bandenproducent”ziet,maarookeenbelangrijkespelerophetgebiedvanduurzameinnovatie.Daarbijdoethetmeeaanonderzoekinuiteenlopendegebiedenvanfundamenteelonderzoeknaarnatuurlijkeensynthetischerubberproduc-tietotinnovatieinautobanden.

*1Het“WorldRubberSummit”(gehoudenvan22tot24mei2012),gesponsorddoorhet“InternationalRubberStudyGroup(IRSG)”,iseentoonaangevendewereldtopophetgebiedvanrubber.Delaatstetrendsophetgebiedvannatuurlijkensynthetischrubberproductiewordenhierbesproken.

Bronnen• Artikel Bridgestone23mei2012:“Bridgestone

AnnouncesFutureTireTechnologiesthat

ContributetoaSustainableSociety”.

• Artikel Bridgestone8december2011:

“DevelopmentofNon-Pneumatic(Airless)

ConceptTire”.

• ArtikelBridgestone31mei2012:“Bridgestone

andAjinomotoCo.,Inc.JointlyDeveloping

SyntheticRubberfromBiomass”.

• Artikel Bridgestone10juli2012:“Research

ProjectSuccessfullyDecodesGenomesequence

ofParaRubberTree”.

Meer informatieSébastienMoitzheim


IA Japan

Figuur 2. Het concept van de niet-pneumatische band. Door de unieke structuur van de spaken aan de binnenkant van de band, wordt het gewicht van de auto gedragen. De gebruikte materialen zijn honderd procent hergebruikbaar, inclusief de rubberen onderdelen en de spaken. Bron: Bridgestone


http://www.bridgestone.com/corporate/news/2012052301.html

http://www.bridgestone.ie/press/press-releases/2011/Bridgestone+Announces+Development+of+Non-Pneumatic+%28Airless%29+Concept+Tire




Land | Artikel naamLand | Artikel naamJapan | Slimme materialen voor elektronisch papier in kleur

Slimme materialen voor elektronisch papier in kleur

SamenvattingElektrochromogenematerialenvormeneenbijzondereklassevansmart materials.Hunkleuris‘schakel-baar’,watzegeschiktmaaktvoorsystemenmetgetintglasenelektronischpapier.Totdemeestgebruiktematerialenbehorenvloeibarekristallenenineenvloeistofgesuspendeerdedeeltjes,zogenaamdeelektroforetischevloeistoffen.Diewordenonderanderetoegepastin‘elektronischpapier’,dezwart-wit-schermenvane-readers.Elektronischeboekenwordenzopopulair,datbedrijvenalsLGovergaantotmassaproductievanflexibeleplasticschermen.Elektronischpapierinkleurvormtnogsteedseengroteuitdagingvooronderzoekersenbedrijven.InJapanproberenbedrijvendeelektroforetischeenLCD-technologieënteverbeterenengeschikttemakenvoorkleurinflexibelesubstraten.Japansewetenschap-perszijnopzoeknaargeheelnieuweelektrochromogenematerialen,zoalshybrideorganometaalpolymerenomelektronischpapierinkleurtemaken.

Elektronisch papierE-paperofelektronischpapieriseennieuwtypeelektronischbeeldscherm.HetwordtvaakalsdeopvolgervanLCD-enplasmaschermenenorganischeelektroluminescenteschermenbeschouwd.Hetbijzonderevane-paperisdathetinktoppapierwilnabootsen,omtekstentekunnenlezenalseenboekofeenkrant.E-paperreflecteertdaaromlichtnetalseenkrantenkanbijdaglichtgelezenworden.Hetoogwordtmindermoeinvergelijkingmethetlezenvanafgangbareschermenmetverlichtingvanuitdeachterzijde.Zezendenduslichtuit,wathetoogsnellervermoeidmaakt.Bovendienwordthetbeeldvaneene-paperschermnietvoortdurendververstenverdwijnthetooknietalsdestroomwordtuitgeschakeld.E-paperbespaartdusenergie.Alszeeenmaalgedruktmateriaalgaanvervangen,kunnenboeken,tijdschriftenenkrantenope-papereenbelangrijkemilieubesparingopleveren.Dankzijtoepassingvanplasticsubstrateniselektronischpapierookbuigbaaren(bijna)oprolbaargeworden.

Eenwereldwijdveeltoegepastetechnologievoorhetmakenelektronischpapiergaatuitvanelektroforetischevloeistoffenalselektrochromo-genematerialen.Elektroforetischeschermenmakengebruikvangeladendeeltjes,zoalsbijvoorbeeldéénmicrometergrotetitaniumoxidedeeltjes.Dezezijngedispergeerdineenoliewaaraaneendonkerekleurstofistoegevoegd.Ditmengselbevindtzichtussentweeparallellegeleidendeplatenoptientothonderdmicrometervanelkaar.Aanweerszijdetegenoverelkaarzijnelektrodengeplaatstdievanpositiefnaarnegatief

geschakeldkunnenworden.Degeladendeeltjesbewegenzichdaardoornaardetegengesteldeelektrode.Wanneerdeeltjeszichaandevoorzijdevanhetschermverzamelenkleurthetterplaatsewitdoordereflectievanhetlichtopdetitanium-oxidedeeltjes.Ditsoortdeeltjeskaatseninvallendlichtzeereffectiefterug.Wanneerdezedeeltjeszichaandeachterzijdevanhetschermverzamelenhetschermdaardonker,omdathetinvallendlichtdoordedonkerekleurstofwordtgeabsorbeerd.Wanneerdeelektrodenzowordenaangebrachtdatzepixelsvaneenbeeldvormen,kandoorzemeteenbepaaldvoltageafzonderlijkteschakeleneenbeeldwordenopgebouwduitwitreflecterendeendonkerabsorberendebeeldpunten.PhilipsenhetAmerikaanseE-Inkverbeterdenelektroforetischeschermendoorgebruiktemakenvanmicrocapsu-lesmetelektrischegeladenwittedeeltjesgesus-pendeerdingekleurdeolie.PhilipsverkochtdeelektronischepapierbusinessaanhetTaiwanesePrimeViewInternational(PVI)enE-Inkisverdergegaanmetdeontwikkeling.TegenwoordigisE-InkgeheeleigendomvanPVI.

Schermenvanzwart-witelektronischpapierzijndelaatstejarenmetsuccesalse-readers-elektroni-scheboeken-opdemarktgebrachtenwordensteedspopulairder.Denieuwstegeneratiee-readerswordtinJapanvertegenwoordigddoordeKindleTouchvanAmazon.com,Sony’sReader(PRS-350)ensindsjuliditjaarRakutensKoboTouch.AlledriehebbenruwweghetzelfdegewichtendezelfdeafmetingenenmakengebruikvanE-Inkselektroforetischetechnologie.DitjaargaatLGvoordeEuropesemarktovertotmassaproduc-


Land | Artikel naam Land | Artikel naamLand | Artikel naamJapan | Slimme materialen voor elektronisch papier in kleur Japan | Slimme materialen voor elektronisch papier in kleur

tievanflexibel,buigbaarelektronischpapierinkleur(1).

(Elektro)chromogene materialen lichtgevoelig

Chromogenematerialenzijnbekenduitdeanalogefotografie.Ditzijnlichtgevoeligematerialenwaarintijdenshetfotografischontwikkelprocesdekleurencyaan,magentaofgeelwordengevormd.Tegenwoordigvormenchromogenematerialeneengroeiendeklassevansmart materialsofwelslimmematerialen.Ditsoortmaterialenwordttoegepastinsystemenmetgetintglasvoorramenvangebouwen,auto’senvliegtuigen.Wanneerdeintensiteitvanhetlichttoeneemt,verkleurthetglasentemperthetinvallendlicht.Dezemateria-lenwordenookgebruiktvoorhetmakenvanelektronischebeeldschermen.

Hetkenmerkvanchromogenematerialenisdemogelijkheidomzeteschakelentussentweeofmeerverschillendekleuren.Dekleuromschakelingindezematerialeniseengevolgvanexternestimuli,zoalselektriciteit,warmteoflicht.Sommigematerialenkunnenwordenaangestuurdviaeenelektrischveld,zoalsgebeurtmetvloeibarekristallenineenLCD.Eenanderveelgebruiktsystematiekbetreftinvloeistoffengesuspendeerdedeeltjes,zogenaamdeelektroforetischevloeistof-fen.Ditzijnelektrochromogenemateria-len.Chromogeneeffectendiemetlichtofwarmtewordengestimuleerdwordenfotochromismeenthermochromismegenoemd.Indeooglenzenindustrieeninspecialevervenentemperatuursensorenwordendezeeigenschappengebruikt.

Elektronisch papier in kleurIn2010toondenhetAmerikaanseE-InkenhetZuid-KoreaanseLGhuneerstedemonstratiemodellenvane-paperkleurenschermeninJapan.Eenkleuren-schermvane-paperisechternogsteedseengroteuitdaging.Degetoondeschermenwarennogvrijfletsennietdirectgeschiktvoorcommerciëletoepassingen.InJapanwordtdaaromaljarengewerktaanbeterekleurenschermen,dietevensflexibelenbuigbaarzijn.Alenkelejareneerderzijnooknieuwematerialenendebijbehorendeproductieprocessentotde

mogelijkhedenvoornieuwetypenkleurenschermengaanbehoren.Sindseenpaarjaarbehorenbepaaldehybrideorganometaal-polymerentotdeschakel-bareelektrochromematerialen.Dezepolymerenwerdenontwikkelddoordr.MasayoshiHiguchivanhetNationalInstituteforMaterialsResearch(NIMS).HiguchiisgroepsleidervandeElectronicFunctionalMaterialsgroep(2).Hijmaaktdittypepolymerendoormetaalioneneencomplextelatenvormenmetbepaaldepolymeerliganden.Ditzijnorganischemoleculen,dietweelocatieshebbenomte‘koppelen’meteenmetaalion(ziefig.1).Zovertonenhybridepolymerenvanbis-terpyridinylbenzeenentweewaardigemetaalionen,zoalsijzer(II),kobalt(II)ofruthenium(II),eenspecifiekekleurdoorlichtabsorptiealsgevolgvanladingoverdrachtvanmetaalnaarligand.Doorhetmetaalafwisselendteoxiderenentereduceren(redoxreactie)vindtdeladingoverdrachtplaats.Dekleurvanhetpolymeerschakeltdanom.Inoplossingzijndekleurenvandezepolymerenrespectievelijkpaars,oranjeenrood.Wanneerovereenpolymeerfilmvanditmateriaal,aangebrachtopeenindium-tinoxideelektrode,eenspanningwordtaangelegdmeteenpotentiaalgroterdanhetredoxpotentiaal,verdwijntdekleur.Bijeenlagerpotentiaalkeertdekleurterug.Zowordtbijvoorbeeldfilmmateriaalopgebouwduithetijzer(II)complexblauwingereduceerdetoestandenkleurloosingeoxideerdetoestand.Wanneerijzer-enrutheniumionenallebeiinhetpolymeerwordeningebracht,ontstaanpolychromematerialenmetrood,oranjeenlichtgroen.Metdezehybridepolymerenkunnenmetsuccesmeerkleurigeelektrochromeapparatenwordengemaakt.Eenmengselvanpolymethylmetacrylaat,propyleencar-bonaatenlithiumchloraatdientalspolymeer-gel-elektrolyt.

In2008toondeHiguchi’sgroepdeeersteschakelbarekleurenschermenmetdezehybrideorganometaalpolymeren(ziefig.2).Hettweemillimeterdunneapparaatkontussenvijfverschillendekleurenheenenweergeschakeldwordendoorhetvoltagetussen-2,5en+2,5Volttevariëren.

Figuur. 2. Higuchi’s elektronische papier in kleur (bron: MANA persbericht).

Higuchi’sonderzoekresultatenmaaktendeeluitvanhetonderzoekgebiedCreation of Nanosystems with Novel Functions through Process Integration,onderleidingvanJun’ichiSonevanhetCRESTprogrammavanJST*(3).DetitelvanHiguchi’sprojectwasElectrochromic Color E-paper.NIMS’InternationalCenterforMaterialsNanoarchitecttonics(MANA)werktnualenigejarenaan‘elektronischpapierinkleur’.Higuchi’snieuwepolymerenzijnopditmomentnognietzoverdoorontwik-kelddatzeinschermenopdemarktgebrachtkunnenworden.BehalveonderzoekershebbenookJapansebedrijvennietstilgezeten.FujitsuLaboratorieswerkteruimvijfjaargeledenalaanpraktischetoepassingenvanelektronischpapierinkleur.In2007lanceerdeFujitsuFronteczijneerstemodelvaneendraagbaarkleurenschermopbasisvane-paper.Fujitsuheeftdeafgelopentijdzijne-paper-schermenaanzienlijkverbeterd.Deuitdagingvaneenkleuren-schermisomtegelijkertijdverschillendefunctiesvanhetschermteverbeteren,zoalsbijvoorbeelddehelderheidvande

Figuur. 1. Elektrisch geleidend polymeer gevormd uit ijzer (II) en/of ruthenium (II) met bis-terpyridinylbenzeen ligand (bron: ref. 2).


http://www.nims.go.jp/mana/news/press/press_200804141/index.html

Japan | Slimme materialen voor elektronisch papier in kleur

kleuren,dehelderheid/contrastverhou-dingendesnelheidwaarmeebeeldenververstkunnenworden.FujitsuheeftdeoplossinggezochtineengelaagdecholesterischeLCDtechnologie(ziefig.2).In2009kondigdenbeideFujitsuonderde-lendecommerciëleverkoopaanvandeFLEPia.DemeestrecenteFLEPiaiseenachtinchschermmet260.000kleurenin1024x768XGAformaat(ziefig.3).

Figuur. 3. Werking Fujitsu’s cholesterisch LCD scherm (zie: Fujitsu website en Geek.com).

In2009brachthetJapansebedrijfBridgestoneeene-paperkleurenschermuit.Dittouchschermisgebaseerdopeenineigenhuisontwikkeldeelektroforeti-schetechnologie.Hetschermkangebogenwordenzonderdathetbeeldwordtvervormdofuitgerekt.Diteffectwordtbereiktdoordegeribbeldestructuurwaardoorpixelsnietmetelkaarvermen-gen.Deeersteserieschermenhaddeneentragevolledigebeeldverversingtotwelvijftienseconden.Innieuwereschermengaatditalvijfmaalsneller.Bridgestonese-papertechnologiewerdaanvankelijkvooralinsupermarktengebruiktomdeactueleprijzenvanproductentetonenennietvoorelektronischeboeken.SamenmetDeltaElectronicsontwikkeldeBridgestonede21en13inchgroteAerobeetabletsvoorbedrijvenenkiosken.InmeiditjaarkondigdeBridgestoneechteraandatdeverhevigdeconcurrentieendetoenemendekostprijsvanmaterialenhetbedrijfheeftdoenbesluitenommetdeproductietestoppen(4).VorigjaardemonstreerdeSonyeen13,3

inchplasticflexibelkleurenscherm,datslechts150micrometerdikisen20gramweegt.Ditschermbeschiktovereenbehoorlijkkleurenpalet,eenprimacontrastverhoudingeneenschermreflectievantienprocent.Hetschermmet800x1200pixelswerktmetRGBpixelsenwittesubpixels.DoormetgrotenauwkeurigheideenTFT(ThinFilmTransistors)substraatviaeenglassubstraataantebrengenopeenE-inke-papersubstraat,kwamSonytothetgoedekleurenpaletendehogerereflectievanhetscherm(5).InjuniditjaarkwamFujiXeroxuitmeteenprototypeelektrofo-retische-paperkleurenscherm(6).Inditschermwordengekleurdedeeltjesnaarvorenennaarachterenbewogen.Debesturingvanelkkleurdeeltjegebeurtmetverschillendedrempelwaardenvanhetelektrischveld.Deelektroforeseisvoorelkekleurverschillend.Hete-paperbestaatuittweesubstratenwaartussendekleurdeeltjes(CMY)bewegen.Dedeeltjesdienaarvorenkomenzijnzichtbaar.Tussendetweesubstratenbevindenzichookwitgekleurdedeeltjesdiezichnietbewegen,ooknietineenelektrischveld.Eenwitbeeldontstaatdoorallekleurdeel-tjesnaarhetachterstesubstraattetrekken.DebesturingvindtplaatsmetbehulpvanTFTsvanamorfsiliciumgeplaatstophetachterstesubstraat(ziefig.4).

Figuur. 4 Fuji Xerox’ prototype elektronisch papier in kleur (bron. Ref. 6).

Laatste ontwikkelingenHiguchiheeftonlangsaangetoonddatdekleuromschakelingooktotstandkanwordengebrachtdooranderestimulidanelektriciteit,zoalsbijvoorbeeldcontactmeteendamp.Doormetbehulpvanspincoatingeendunnefilmvandezehybrideorganometaalpolymeertemakenmethetzeldzameaardmetaaleuropium,

ontstaateenlaagdieroodlichtuitzendt.Wanneerdezelaagincontactkomtmetzuredampenverdwijntderodekleur.Inaanrakingmetbasischedampenkeertderodekleurweerterug.Deze‘vapo-lumines-cente’materialenzijnnuttigesensorenvoorhetdetecterenvanzureofbasischegassenindelucht.Onderzoekersverwach-tenveelvanditsoortsensormaterialen,diesubstantiesindeluchtkunnendetecterenincombinatiemetbeeldschermtechnologieën.SindsvorigjaarheeftelektronischpapierinJapaneenforsesteuninderuggekregenmeteenvoor2011bijna24miljoeneurogrootprogrammagefinancierddoorNEDO*.HetisgerichtopdeontwikkelingvanprinttechnologievoordecontinueproductievanflexibeleelektronischesubstratenenhetontwikkelenvandematerialenenprocessenvoorTFT-technologie.Metdezenieuwetechnolo-gieënzullennieuwevariantenvanelektro-nischpapierenflexibelesensorengemaaktworden.HetprojectwordtgetrokkendoorprofessorTakaoSomeyavandeUniversityofTokyoenloopttot2015.HetprogrammaisondergebrachtbijdeJapanAdvancedPrintedElectronicsTechnologyAssociation(7).InhetprojectzijndeJapansebedrijvenRicoh,ToppanPrinting,BridgestoneenDaiNipponPrintingnauwbetrokkenbijdeontwikkelingvandezegeavanceerdegeprinteelektronica.

JST=JapanScience&TechnologyAgencyNEDO=NewEnergyandIndustrialTechnologyDevelopmentOrganization

Bronnen• LGstartmassaproductieelektronischpapier

• MasayoshiHiguchi(NIMS).

• Jun’ichiSonevanhetCRESTprogrammavanJST.

• BridgestonestoptmetproductieAerobee.

• Sonyunveils3Dandcolore-paperdisplaysatSID

2011.

• Fuji-Xeroxshowspromisingapproachtocolor

e-paper.

• LaunchofJapanAdvancedPrintedElectronics

TechnologyResearchAssociation,May2011.



IA Japan


http://www.fujitsu.com/global/news/pr/archives/month/2010/20100507-01.html

http://www.geek.com/articles/gadgets/fujitsu-improves-its-flepia-color-e-paper-displays-20110711/

http://www.engineersonline.nl/nieuws/id19561-lg-start-massaproductie-elektronisch-papier.html

http://samurai.nims.go.jp/HIGUCHI_Masayoshi-j.html

http://www.nanosystem.jst.go.jp/english/supervisor/index.html


http://phys.org/news/2011-05-sony-unveils-3d-e-paper-week.html

http://phys.org/news/2011-05-sony-unveils-3d-e-paper-week.html

http://www.display-central.com/fuji-xerox-shows-promising-approach-to-color-e-paper/

http://www.display-central.com/fuji-xerox-shows-promising-approach-to-color-e-paper/

http://www.meti.go.jp/english/press/2011/0531_06.html

http://www.meti.go.jp/english/press/2011/0531_06.html

The Netherlands | Artikel naamJapan | Slimme materialen voor elektronisch papier in kleur Zuid-Korea | Koreaanse innovatie in grafeen

Koreaanse innovatie in grafeen

SamenvattingGrafeenishetmateriaaldatbestaatuitéénlaagkoolstofatomen.Hetheeftongekendeeigenschappen.IndezoektochtnaarnieuwemanierenvangeheugenopslageninnovatieveconsumentenelektronicazietZuid-Koreaingrafeenhetmateriaaldatdezenieuweproductenmoetwaarmaken.Institutenenbedrijven,vooralSamsung,hebbensinds2007veelgeïnvesteerdinonderzoeknaareconomischverantwoordeenmilieuvriendelijkemassaproductiemethodenenapplicaties.In2008zijndeactiviteitengebundeldindeKorea Graphene Hub.

DetailsDeconsumentenelektronicamoetéénvandepijlersblijvenvandeZuid-Koreaanseeconomie.IndejarentachtigwarenSamsungenLGB-merken,diekwalitatiefonderdedenvoorJapanse,AmerikaanseenEuropesemerken.In25jaariserveelveranderd.SamsungenLGzijnuitgegroeidtotvolwaardigespelers,dieopeenaantalvlakkenvoorlopenophunniet-Koreaanseconcurrentenenelkaarbeconcurrerenomdetoppositie.

VoorKoreaisgrafeen,materiaaldatbestaatuiteenlaagkoolstofatomenvanéénatoomdikte,éénvandebelangrijkstematerialendiedeleidendepositievandeKoreaanseelektronicaindustriemoetblijvenwaarborgen.Grafeenheefteenzeerhogesterkteenstijfheidendaarnaasteenuitstekendeelektrischeenthermischegeleidbaarheid.Het

moetonderanderehetmateriaalwordenvoordevolgendegeneratiechipsenvoorflexibelebeeldschermen.DeeersteKoreaansegrafeen-projectenzijnin2007vanstartgegaanmetbudgetvanhettoenmaligeMinistry of Education, Science & Technology(MEST).Met300.000eurovanMESTzijndestijdsachtprojectengeïnitieert.Zowelhetaantalprojectenalshetbudgetgroeitsindsdiengestaag.In2011liepener145grafeen-gerelateerdeonderzoeksprojecteneninvesteerdedeKoreaanseoverheidbijnaelfmiljoeneuro.(2)

Hetonderzoekheeftgeleidtotvelewetenschappe-lijkepublicatiesenpatenten.BijnatwintigprocentvandepatentenindewereldophetgebiedvanproductiemethodenvoorgrafeenisaangevraagddoorKoreaanseorganisaties(zieookfiguur1).

Zuid-Korea

Figuur 1. Grafeen patenten. Bron (2).


Zuid-Korea | Koreaanse innovatie in grafeen

VandeKoreaansechaebolsisSamsungdemeestactieveprivatepartner.Samsungishetcentralepuntinhetonderzoeksweb(ziefiguur2).

Research SocietyOmzichttehoudenopdestroomaanontwikkelingenisinseptember2008deKorea Graphene Research SocietyopgerichtdoordeKoreaanseacademia.ProfessorenvanverschillendevooraanstaandeKoreaanseuniversiteitenhebbenzichhierinverenigd.Debelangrijkstespelersindezesocietyzijn:• SogangUniversiteit;• KoreaAdvanceInstituteofScience&

Technology(KAIST);• SungkyunkwanUniversity(SKKU);• UlsanNationalInstituteofScience&

Technology(UNIST);• Postech;• SamsungAdvanceInstituteof

Technology(SAIT);• SeoulNationalUniversity(SNU).

RoadmapBegin2012heeftdeKoreaanseregeringeenroadmapgepubliceerd.Debelangrijksteonderzoeksgebiedenhierinzijn:

1) grafeengebaseerdeaanraakschermen;2)OLED;3) elektrochromeslimmeruiten;4)batterijenvoorelektrischevoertuigen;5) hoogvoltageenhoogvermogen

supercondensatoren;6)ultralichteen-sterkecomposieten;7) hoogwaardigegasbarrières;8)elektromagnetischeafschermingvoor

interferentie;9)milieuvriendelijkeantioxidatie

methodenvanstaal.

Volgensdezeroadmapkomtereennationaalinstituutvooronderzoeknaargrafeen,deKorean Graphene Research Hub,waarhetgrootstegedeeltevanhetonderzoeknaarbovenstaandethema’szalmoetenplaatsvinden.Debouwvanditinstituutzalin2013beginnen;hetzalin2015klaarzijn.Voordebouwvanditinstituutenhetonderzoektotenmet2018heeftdeKoreaanseregering140miljoeneurogereserveerd.

Figuur 2. Web van research connecties. Bron (2).

Figuur 3. Productiemethoden grafeen. Bron (6).

Figuur 4. Patenten voor bulkproductie van grafeen. Bron (6).


Land | Artikel naamZuid-Korea | Koreaanse innovatie in grafeen Zuid-Korea | Koreaanse innovatie in grafeen

ProductieDewetenschappersGeimenNovoselovpubliceerdenin2004alseerstenovergrafeenenontvingenhiervoordeNobelprijs.Zegebruikteninhunonderzoekeenfotoresist,eenoven,acetonenplakbandomlaagjeskoolstofatomenvaneenstukhighly oriented pyrolytic graphite(HOPG)opsiliciumaftehalen,omuiteindelijkeenkleinstukjegrafeentecreëren.Dezemethodevolstondvoordeexperimentenomdepotentievangrafeenaantetonen.Demethodeisechterongeschiktvoordebulkproductiedieelektronicagigantenvoorogenhebbenomhunvolgendegeneratiebeeldschermenengeheugendragersteproduceren.Wereldwijdzijnverschillendeinstitutenenbedrijvenbezigmetdeontwikkelingvanmethodenomgrafeenfoutloosteproduceren.Sinds2004zijnerverschillendeapplicatiesmetgrafeenontwikkeld(Zieookfiguur3).

De twee belangrijkste methoden voor bulkproductie van grafeen zijn Chemical Vapor Deposition (CVD) oftewel opdampen en ‘flaking’, schaven.

Bijnadehelftvande241patentenophetgebiedvanproductievangrafeenisinhetbezitvanuniversiteiteneninstituten.Koreaanseuniversiteiteneninstellingenzijnhetmeesteactief.IndetoptienvanpatentaanvragerszittenzesKoreaanseorganisaties(zieookfiguur4).Samsungismetzestienpatentendegrootsteprivateaanvrager.

DetweebelangrijkstemethodenvoorbulkproductiezijnChemical Vapor Deposition(CVD)oftewelopdampenen‘flaking’,schaven.IndekomendedriejaargaatdeKoreaanseregeringjaarlijksongeveerzestienmiljoeneuroinelkvanbeidemethodeninvesteren.

BijdeCVD-methodewordteenkoperenplaatineenovenonderzeerlagedrukverwarmdtotongeveer1000˚C.Methaanenwaterstofwordenvervolgensdeoveningeblazen.Waterstofisdekatalysatorvooreenreactietussenmethaanenkoper,waarbijdewaterstofatomenvandekoolstofatomenuithetmethaanwordengestript.Deovergeblevenkoolstofatomenhechtenzichaandekoperenplaat(ziefiguur5).Deplaatwordtsnelgekoeldomtevoorkomendatzichmeerderelagenkoolstofatomenvormen.Delaagatomenkandaninlangestrokenvandekoperenplaatgestriptwordenenopeenanderegewensteondergrondgeplaatstwordenvoordeproductievanbeeldschermenofzonnecellen.

SamsungenSungkyungkwanuniversiteitzijnbijzonderactiefopditgebeid.Sinds2010richtenzijzichophetverbeterenvanditproces.Bijdeflaking-methodewordtgrafeenmechanischofchemischvanpuurgrafietgeschaafd.Ditresulteertinstukjesgrafeenvanhooguitenkelemillimetersgroot.Korea Electronics Research Insitute(KIER)enUlsan National Institute of Science and Technology(UNIST)hebbenzichonderandereindezemethodeverdieptenhebbenrecentgoederesultatenbehaald.

UNISTenCaseWesternReserveUniversityhebbensameneengoedkopeen‘milde’productiemethodeontwikkeld.Grafietenvastekooldioxidewordendaarbijsamen

Figuur 5. Groei van een laag C-atomen op een koperen plaat via CVD. Bron (12).

Figuur 6. Flexibele batterij van KAIST. Bron (8).


Zuid-Korea | Koreaanse innovatie in grafeen

fijngemalenenreagerenmetelkaar.Opderandvanhetgrafietvormtzichcarbonzuur,datderandenvangrafietschilfersopent.Eenmaalinprotischeenpolaireaprotischeoplossingengeplaatst,scheidenzichlaagjesvanééntotvijfatoomdiktesaf.Wanneerdezeoplossingopeenwaferwordtgelegdenwordtverhittot900˚C,ver-dampthetoplosmiddelenscheidtdezuurgroepzichaf,zodaterkleinestukjesgrafeenontstaandiezichopdezehogetemperatuuraanelkaarhechtentotgrotereoppervlakken.(3).

ToepassingenNaastmethodenvoorbulkproductie,ontwikkelenKoraanseinstellingenenbedrijvenookapplicaties.OnderzoekersvanhetKorea Advanced Institute of Science and Technology(KAIST)hebbeneengrafeen-gebaseerdehybrideelectrodeontwikkeldenhebbendezeineenflexibleoplaadbarelithiumbatterijverwerkt(ziefiguur6).Volgensdeonderzoekersheeftdezebatterijeenhogereenergiedichtheideneenlangerelevensduurdananderelithiumbatterijen.OnderzoekersvanSeoulNationalUniversity(SNU)hebbeneenmethodeontwikkeldomtransparanteluidsprekerstecreëren.SungkyungkwanUniversityenSamsungwerkenaaneengrafeenaanraakscherm.In2010zijnbeeldenvaneenwerkendgrafeenaanraakschermvanenkeleinchesgepubliceerd(14).In2012hadSamsungeen25-inchflexibelaanraakschermklaar.DegeruchtengaandatSamsungin2013eengrafeenbeeldschermopdemarktzalbrengen.

SlotKoreastoptveelgeldenmoeiteinhetonderzoeknaargrafeenenmaaktdaarbijsnelgrotestappenvooruit.VanuitdeindustriestortvooralSamsungzichopgrafeen.GroteafwezigeisLG,terwijlookditbedrijfflexibelebeeldschermenenopvouwbaremobieletelefoonswilmaken.HetisnietduidelijkofLGgrafeenalseenhypezietdiegeruisloosoverwaaitendaaromanderematerialenontwikkelt,ofdathetbedrijfjuistinallestilteaandittotdeverbeeldingsprekendekoolstof-materiaalwerkt.

Bronnen en meer informatie• 1KoreaGrapheneResearchSociety,http://

graphenenco.com/

• 2KoreanGrapheneResearchActivitiesand

Roadmap,presentationbyProfessorByungHee

Hong,April2012.

• 3ScienceMagazine,http://www.sciencemag.org/

content/306/5696/666.abstract

• 4ScienceDaily,http://www.sciencedaily.com/

releases/2012/03/120326160823.htm

• 5SNUGrapheneResearchLaboratory,http://

chem.skku.edu/graphene/

• 6CKMNT,NanotechInsights,April2012,Volume

3

• 7http://investingraphene.com/wp-content/

uploads/2012/07/Graphene-Article-Final1.pdf

• 8GrapheneInfo,http://www.graphene-info.com/

• 9PhysOrg,http://phys.org/news/2011-07-ko-

rean-graphene-transparent-loudspeakers.html

• 10NanoelectronicsLaboratoryKoreaUniversity,

http://

nanotube.korea.ac.kr/english/?page_id=559

• 11TechnologyRoadmapofGrapheneIndustryin

Korea,PresentationProf.ByungHeeHong,

March21,2011.

• 12http://www.astro.pomona.edu/blog/2010-

physics/wp-content/uploads/2011/06/thesis_pol-

lard.pdf

• 13KoreaITTimes,http://www.koreaittimes.com/

story/20078/

keris-nanomaterials-ready-mass-production

• 14http://www.tes.co.uk/teaching-resource/

Korean-scientists-develop-Graphene-touch-

screens-6208576/

Meer informatiePeterWijlhuizen


IA Zuid-Korea

Figuur 7. Transparante luidspreker van SNU. Bron (9).


http://graphenenco.com/

http://graphenenco.com/

http://www.sciencemag.org/content/306/5696/666.abstract

http://www.sciencemag.org/content/306/5696/666.abstract

http://www.sciencedaily.com/releases/2012/03/120326160823.htm

http://www.sciencedaily.com/releases/2012/03/120326160823.htm

http://chem.skku.edu/graphene/

http://chem.skku.edu/graphene/

http://investingraphene.com/wp-content/uploads/2012/07/Graphene-Article-Final1.pdf

http://investingraphene.com/wp-content/uploads/2012/07/Graphene-Article-Final1.pdf

http://www.graphene-info.com/

http://phys.org/news/2011-07-korean-graphene-transparent-loudspeakers.html

http://phys.org/news/2011-07-korean-graphene-transparent-loudspeakers.html

http://nanotube.korea.ac.kr/english/?page_id=559

http://nanotube.korea.ac.kr/english/?page_id=559

http://www.astro.pomona.edu/blog/2010-physics/wp-content/uploads/2011/06/thesis_pollard.pdf



http://www.koreaittimes.com/story/20078/keris-nanomaterials-ready-mass-production



http://www.tes.co.uk/teaching-resource/Korean-scientists-develop-Graphene-touch-screens-6208576/



The Netherlans | Green Opportunities for the NetherlandsZuid-Korea | Koreaanse innovatie in grafeen Zuid-Korea | Environment and high-efficiency, catching two at once

Environment and high-efficiency, catching two at once - World Premier Materials Project

SummaryTheKoreangovernmentambitiouslystartedtheWorldPremierMaterials(WPM)projecttobecomethefourthmaterialpowerintheworld.TheWPM-projectisaprojecttodeveloptencorematerialswhichwillcreateanewmarketandgiveKoreaacontinuousmarketpoweroftheworldfirstandtop-classcommercialmaterials.Total700millionEuroswillbeinvestedintheprojectby2018toreachover700millionEurosofexportpermaterialtotheworldmarketwith30%ofmarketshare.Throughtheproject,Koreaexpectstomakeitsownmaterialbrandandcreateanewgreengrowthenginefollowedby27billionEurosofsalesand32,000newjobs.

Details

InNovember2009,theEmergencyEconomicMeasuresCommitteeofKoreamadeaplantochangethecorestructureofKoreanmaterialindustryrealizingtheparadigmofindustrialcompetitivenesshasbeenchangedfromfinishedproduct/partstomaterials.Therefore,theMinistryofKnowledgeEconomy(MKE)selectedtencorematerialsinmetal,chemical,ceramicandtextiletostartWorldPremierMaterials(WPM)project.TheWPMprojecthasthreeprinciples:breakthrough,industry-drivenandopeninnovation.Forthat,tencompany-ledprojectgroupsoftheselectedmaterialswereformed.Timeframediffersfromeachprojectgroup,butthebasicframeistoaccomplishcoretechnologydevelopmentby2012andappliedtechnologydevelopmentby2015.Thelastphaseoftheproject

iscreatingcompanyinvestmentinmassproductionofthematerialsandleadingthemarketby2018.

Ten selected materials are as belowMagnesium material for super-light vehicle led by POSCO

Newmagnesiummaterialswillbedevelopedforvehicleweightreduction,loweringcarbonemissionandincreasingenergyefficiencyinvehiclesinadditiontobeingpricecompetitive.Itisexpectedthatconcernsoncarbonemissionandfuelefficiencywillincreaseuseofmagnesiuminacarfrom5kgin2005to160kgin2020.Seefigure1.

ThegoalofKoreangovernmentistocommercia-lizethelightweightmagnesiumplateandhighstrengthbulkmaterialusedfortheexteriorpartsoftransportplanesby2018.

Figure 1. The amount of magnesium in a car. The new magnesium material will prevent possible problems in supply; currently 85% of magnesium materials come from China.


Zuid-Korea | Environment and high-efficiency, catching two at once

Super Sapphire Single Crystal materials led by Sapphire Technology

Duetotheincreaseofdemandforbigcaliberandhighefficiencysapphiresubstrate,developmentofsapphiresinglecrystalmaterialsbecameessential.AlsoapplicablefieldssuchasLEDilluminationarebeingexpanded.Thefinalgoalofthisprojectistodevelopa300mmdiameterhigh-efficientsapphiresinglecrystalforLEDwith50%ofreturnrate.

Smart Coat Steel led by POSCOSmartCoatSteelisbeingdevelopedasanultrahigh-speedthinfilmcoatedsteelplateusingelectromagneticlevitationandinductionheating.Thisplatecontributestoanincreaseindurabilityofmaterialsforautomobiles,homeappliances,andconstructionwhilereducingitsweight.Thiswillresultinadecreaseofpollutantsandanincreaseofenergyefficiencyandproductivity.Theglobalmarketforthisbusinessisexpectedtoreach155billionEurosby2018.Seefigure2and3foradvantagesofsmartcoatsteel.

Center for Substrates for Flexible Display led by Cheil Industries

Substratesforflexibledisplays,whichcanreplacetheglassplateofflatpaneldisplay,areafieldforresearch.Theglobalflexibledisplaymarketisexpectedtoreach38billionEurosby2020.Thereforecompeti-tioninthebasefilm,barriercoatingandtransparentelectrodesmarketwillbeintensified.Seefigure4fordetailsaboutthebasefilm,barriercoatingandtranspa-rentelectrodes.

Nano Carbon Composite led by LG ChemTheneedsofshieldingelectromagneticwavesandminimizationoffinishingmaterialsforautomobilesofthefuture,robots,LEDsareincreasing.Therefore,complexnanocarbonmaterialsandfunctionalnanomaterialswillbedevelo-pedtomeettheseneeds.TheKoreangovernmentisexpectedtograbalargeportionofthenewworldwidemarket,basedonitstechnologylevelwhichissimilartothatofforeigncompaniesinrelevanttechnologicalfields.Seefigure5forthegoalofnanocarboncompositeproject.

Ultra High-Purity SiC Material led by LG Innotek UltraHigh-PuritySiC,asocalled‘dreammaterial’inthesemiconductorindustry,isamaterialnecessarytoincreasethecompetitivenessofthegreencar,solarpowerandLEDindustries.Itsheatconductivityisthreetimeshigheranddielectricbreakdownstrengthistentimes

higherthansilicon.Itresultsinmoreenergyefficientsemiconductorswhichcanoperateinhightemperatureandhightension.TheKoreangovernmentplanstobecompetitiveinallareasfromthebasematerialstothefinalmaterials.Seefigure6.

Figure 2. Advantages of smart coat steel

Figure 3. Goal of Smart Coat Steel project

Figure 4. Core technology for premier materials for polymer

Figure 5. Goal of nano carbon composite


Land | Artikel naamZuid-Korea | Environment and high-efficiency, catching two at once Zuid-Korea | Environment and high-efficiency, catching two at once

Bio-medical materials led by AminologicsBio-medicalmaterialswillbedevelopedtoleadthenewmedicalmarketinthefuture.TheKoreangovernmentplanstodevelopnon-naturalaminoacidmaterials,biologicallyactiveproteinmaterialsandimplantmaterialsfortreatingbonedisease.Seefigure7fortheplansofBio-medicalmaterialsdevelopment.

Smart Membrane led by KolonApromisingenvironment-friendlyindustrialmaterial,ahighmoleculemembranematerialwillbealsodeveloped.Themembranematerialswillbeappliedtofuelcells,waterpurificationandenviron-mentalfriendlynitrogengeneratorsforships.Theglobalmarketforpartsbasedonmembranematerialsisexpectedtoreach55to70billionEurosby2018.Seefigure8forthetargetsofSmartmembraneproject.

The last phase of the project is creating corporate investments in mass production of the new materials and leading the market by 2018Sourcesn moet zijn SourcesBij MOre information

Premium Ketone led by HyosungPremiumKetoneisalsoapotentialfieldtoproduceindustrialtextilesshowingextremeperformancebyusingacarbonreducingsyntheticprocess.SinceKoreahaspioneeringtechnologiesinhighstrengthmaterials,Koreaisexpectedtobecomeamarketleader.Seefigure9forusageofpremiumketone.

Secondary Battery Material led by Samsung SDISecondarybatterymaterialwasselectedtoleaddevelopmentofthecathodeusedforsecondarylithiumbatteries.Notonlystabilityandperformanceneedsaretobeimproved,butalsothepriceneedstobedecreasedastheuseoflithiumsecondary

Figure 6. Development of Ultra High-Purity SiC Material

Figure 7. Plans of Bio-medical materials development

Figure 8. Targets of Smart membrane project


Zuid-Korea | Environment and high-efficiency, catching two at once

batteriesisbeingexpandedfromITdevicestonon-ITdevicessuchasmedicalinstru-mentsandautomobiles.Specifically,fourprojectsareassigned:anodeandcathodeforEV,andanodeandcathodeforelectricpowerstoragesystem.TheanodeandcathodeforEVareexpectedtoexpandtherangeofEVfrom100kmto250kmandtheonesforelectricpowerstoragesystemareexpectedtoreducethebatterypriceperkWhfrom700Eurosto140Eurosby2018.Currently,thelocalizationrateoftheelectrodematerialsis30%.Thismarketisexpectedtoreach4.8millionEurosby2018.Seefigure10forthegoalanddirectionofsecondarybatterymaterialdevelopment.

Second phaseThesecondphaseofWPMprojecthasbeguninApril2011.Sincethenthecompetitionbetweentenprojectgroupsisencouragedbyresultbaseddifferentialinvestment.Alsointernationalopeninnovationismoreemphasizedandexpectedtoexpand.ThereareseveninternationalorganizationsparticipatingintheWPMprojectbytheendof2011,includingtheNetherlandsbasedcompanyTatasteelintheSmartCoatingSteeldevelopmentproject.Additionaltwelveorganizationssignedacontractandcontractswith25otherorganizationsareunderdiscussion.TheKoreangovernment

andKoreaEvaluationInstituteofIndustrialTechnology(KEIT)willinvest20millionEurostosupportinternationalcooperationby2018.

Sources• WorldPremierMaterials(WPM)OfficialWebsite

-http://wpm.keit.re.kr/index.jsp(OnlyinKorean)

• WPMBio-medicalmaterialsprojectgroup-

http://wpm-biomedical.org/(OnlyinKorean)

• WPMCenterforSubstratesforFlexibleDisplay-

http://www.wpm-sfd.com/eng/main.do

• WPMMgmaterialprojectgroup-http://www.

wpm-mg.com/index.php(OnlyinKorean)

• WPMNanoCarbonCompositeprojectgroup-

http://www.wpm-ncc.com/main/(Onlyin

Korean)

• WPMPremiumKetoneprojectgroup-http://

www.wpm-pk.org/(OnlyinKorean)

• WPMSecondaryBatteryMaterialProjectunit-

http://wpm-lbm.com/eng/main.do?main=1

• WPMSmartCoatSteelDevelopmentCenter-

http://www.smartcoating.re.kr/(OnlyinKorean)

• WPMSmartMembraneBusinessGroup-http://

www.wpmmembrane.com/Eng/

• WPMSuperSapphireSingleCristalmaterials

projectgroup-http://www.wpm-sapphire.re.kr/

Eng/

• WPMUltraHigh-PuritySICMaterialbusiness

center-http://www.wpm-sic.re.kr/eng/

• ELECTRONICTIMES-http://english.etnews.com/

• MaeilBusinessNewspaper-http://news.mk.co.

kr/english/

• Kim&Chang-http://www.kimchang.com/

More informationYewonCha


IA Zuid-Korea

Figure 9. Usage of premium ketone

Figure 10. Goal and direction of secondary battery material development


http://wpm.keit.re.kr/index.jsp

http://wpm-biomedical.org/

http://www.wpm-sfd.com/eng/main.do

http://www.wpm-mg.com/index.php

http://www.wpm-mg.com/index.php

http://www.wpm-ncc.com/main/

http://www.wpm-pk.org/

http://www.wpm-pk.org/

http://wpm-lbm.com/eng/main.do?main=1

http://www.smartcoating.re.kr/

http://www.wpmmembrane.com/Eng/

http://www.wpmmembrane.com/Eng/

http://www.wpm-sapphire.re.kr/Eng/

http://www.wpm-sapphire.re.kr/Eng/

http://www.wpm-sic.re.kr/eng/

http://english.etnews.com/

http://news.mk.co.kr/english/

http://news.mk.co.kr/english/

http://www.kimchang.com/

Smart Materials in China

SamenvattingChinaisdegrootsteproducentvanwetenschappelijkepublicatiesoversmartmaterials.MogelijkdoetdegemiddeldekwaliteitdaarvannogondervoordievanWestersepublicaties,maarhetisnietondenkbaardatditmettertijdzalveranderenalsdeervaringtoeneemt.Erzijnopditmomentalinteressantevoorbeel-dentevindeningebiedenzoalsself-healingmaterials,viscositeit,meta-engeheugenmaterialen.SommigeChineseonderzoeksinstellingengebruikenbio-mimicryalsinspiratievoornieuwematerialen.

InleidingSmart materials zijn materialen waarvan de samenstel-ling en structuur zo zijn aangepast, dat eigenschappen zoals viscositeit, volume en geleidingsvermogen veranderen onder invloed van externe factoren. Voorbeelden zijn druk, temperatuur, vochtigheid, pH-waarde en elektrische en magnetische velden.Het is moeilijk om een volledig overzicht van de huidige status van smart materials-onderzoek in China te geven. Statistieken en voorbeelden uit verschillende sectoren en toepassingsgebieden kunnen wel inzicht verschaffen over de richting van het onderzoek in China.

StatistiekenDecennialangvondhetmeestegeavanceerdemateriaalonderzoek,waaronderonderzoeknaarsmartmaterials,plaatsinEuropa,deVSenJapan.Daarlijktechterveranderingintezijngekomen.

VolgensISIWebofKnowledgezijnerin2011intotaal6250artikelenoversmartmaterialsgepubliceerd.Daarvanwas26,5%toeteschrijvenaanChina,gevolgddoordeVSmet23,4%.JapanenDuitslandvolgdenopplaatsdrieenviermetrespectievelijk8,2%en7,3%.

DeNationalNaturalScienceFoundationChina(NSFC)wasin2011degrootstesubsidieverstrekkervoorsmartmaterials-onderzoek.DeNSFCsubsidieerde8,6%vanalhetwereldwijdeonder-zoek.DeAmerikaanseNationalScienceFoundation(NSF)nam4,6%voorhaarrekening.DeEuropeseUniewasslechtsgoedvoor0,4%.Detopachtproducentenvansmartmaterialspublicatiesin2011waren:

1. ChineseAcademyofSciences(China;191publicaties)

2.TsinghuaUniversity(China;86publicaties)3. PennsylvaniaStateUniversity(Pennsylvania;70

publicaties)4.HarbinInstituteofTechnology(China;52

publicaties)5.TohokuUniversity(Japan;64publicaties)6.GeorgiaInstituteofTechnology(Georgia;63

publicaties)7.HongKongPolytechnicInstitute(HongKong;

60publicaties)8.MassachusettsInstituteofTechnology

(Cambridge,Massachusetts;60publicaties)

Tweebelangrijkekanttekeningenbijdezelijst:deChineseAcademyofSciences(CAS)staathieralsééninstituut.Organisatorischkloptdat,maardeCASbestaatuitmeerdereinstituten.VerschillendedaarvanhoudenzichverspreidoverChinabezigmetsmartmaterials.HetzoukunnenbetekenendatTsinghuaUniversitybovenaanzoustaanalsdeCAS-institutenindividueelvermeldwerden.Daarnaastzegthetaantalpublicatiesnietsoverdekwaliteitofimpactvanonderzoek.JonathanAdams,directeuronderzoekbijThomsonReuters,geeftaandatpublicatiesovermateriaalonderzoekuitdeVSeenongeveertweekeerzohogeimpact-scorehebbenalspublicatiesuitChina.Daarbijmerktehijwelopdatoverhetalgemeen,alsdeonderzoekservaringtoeneemt,dekwaliteitendeimpactookstijgen.DuidelijkisinelkgevaldaterinChinaveelonderzoekplaatsvindtophetgebiedvansmartmaterials.

China

The Netherlands | Artikel naamZuid-Korea | Environment and high-efficiency, catching two at once China | Smart Materials in China


China | Smart Materials in China

OnderzoeksgebiedenSmartmaterialszijntoepasbaarinveelverschillendesectoren.Vaakishetzelfdemateriaalinmeerderesectorenopuiteenlopendemanierenintezetten.Omeenoverzichttebiedenbepaaltdaaromniethettoepassingsgebied,maardeachtergrondofeigenschapvanhetmateriaaldevermelding.Kruisbestuivingenkennisoverdrachtkunnendekansoptoepassingbinnenverschillendeindustrie-enenonderzoeksgebiedenvergroten.

Bio-mimicryHetideeachterbio-mimicryisdatveeloplossingendieonderzoekersnajagenalindenatuurbestaan.Denatuurfunctioneerttenslotteinhetzelfdesysteemvanparametersenomgevingsfactoren.Eenbekendvoorbeeldvanbio-mimicryisdesuperhydrofobecoating,gebaseerdopdecoatingophetbladvandelotusbloem.Waterenstofrollenalshetwarevandezezelfreinigendecoatingaf.

Zo’ncoatingisnogeenredelijklow-techtoepassingvansuperhydrofobiciteit.Toepassingenin‘lab-on-a-chip’microflui-dicdeviceszijnookdenkbaar,waarbijhetvaakvanbelangisomkleinehoeveelhedenvloeistofgecontroleerdtetransporteren.DitsoortonderzoekvindtookinChinaplaats.(1)

InChinabaserenmeerdereprofessorenenonderzoeksinstellingenzichopbio-mimi-cryvoorhunonderzoeknaarnieuwesmartmaterials.Westerseuniversiteitenmerkenditopenvoerengezamenlijkonderzoekuitofstarteneengezamenlijklaborato-riumop,zoalsJilinUniversityenUniversityofNottingham(UK)datdedenmethetUK-ChinaJointLaboratoryonBiomimeticsofFunctionalSurfaces&FluidsInteractions.

OokShanghaiJiaotongUniversity(SJTU)iszeeractiefmetnieuwematerialenopbasisvanbio-mimicry.Zoalsineenapartenieuwsflitstelezenis,zijnonderzoekersbezigmethetcreërenvanstructurendielijkenopvlindervleugels.Metdezenieuwematerialenlukthetomeenzeerhogeefficiëntietehalenbijhetproducerenvanwaterstof.Deonderzoekerslijkenzichnog

nietterichtenopfotovoltaïsche(PV)toepassingen,maarhetisnietondenkbaardatookdaarrendementsvoordelentebehalenzijnmetdezetechnologie.

DezelfdegroepvanSJTUpubliceerdein2010ookalinteressanteresultatenmethetArtificialInorganicLeaf(AIL).Zebootstetoendestructuurvanhetbladvandeplantanemonevitifolianamettitaniumdioxideengebruikteditvoordeproductievanwaterstof.

Self-healingVeelonderzoekerszijnwereldwijdbezigmetself-healingmaterials,materialendiezichzelfnabeschadigingvanzelfrepareren.Zezorgenvoorveiligerconstructiesenverlagendeonderhoudskosten.

OokChinaisopditgebiedactief.Belangwekkendonderzoeknaarself-hea-lingbetonvindtplaatsinhetAdvancedCivilEngineeringMaterialsResearchLaboratory(ACE-MRL)vandeUniversityofMichigan.DitonderzoekwordtdeelsgesubsidieerdvanuithetChinaNationalScholarship-programma.Interessantisomteziendatdehoofdonderzoekervanditproject,professorVictorLiuitHongKong,contactheeftmetJiangsuBoteNewMaterials.DitbedrijfisgevestigdinNanjingenisnaareigenzeggenChineesmarktleiderophetgebiedvanbijmengselsvoorbeton.HetbedrijfdatopgerichtisvanuithetBuildingMaterialResearchInstituteofArchitecturalAcademyofJiangsuProvince,onderhoudtookcontactenmetdeTUDelftinNederland.

Naastself-healingbetonzijnerookvoorbeeldenvanself-healingcoatingsbijhetStateKeyLaboratoryofSupramolecularStructureandMaterialsvanJilinUniversityenself-healingpolymerenbijZhejiangUniversity.Ookoverdezetweevoorbeel-denzijnapartenieuwsflitsengeschreven.

ViscositeitViscositeitofstroperigheidiseenfysischemateriaaleigenschap.Demeestevloeistof-fenhebbeneentemperatuursafhankelijkeviscositeit,waarbijstijgendetemperatuurtotafnemendeviscositeitleidt.Voorveelmogelijketoepassingenzijndeviscositeits-

veranderingentegering,telangzaamoftecomplex.Hetafkoelenvaneenlitervloeistofineensecondevaltbijvoorbeeldnietmee.

Hetonderzoeknaarsmartmaterialsprobeertnieuwematerialentevindendieditwelmetrelatiefweinigenergiekunnen.

Eenvoorbeeldvanzo’nmateriaaliseenmagneto-reologischevloeistof:eensuspensievangemakkelijktemagnetiserenijzerdeeltjesineenolie.BeijingWestIndustries(BWI)kochtin2009hetMagneRideschokdempersysteemvanhetAmerikaanseDelphiAutomotivedatgebaseerdisopeenmagneto-reologischevloeistof.Deschokdemperskunnenwordenaangepastaanderijomstandighe-dendoordeelektrischestroomteregelendiedoordespoelenlooptendiedeviscositeitvandevloeistofindeschokdem-perbeïnvloedt.Hetgaatnietenkelommateriaalonderzoek;datwordtduidelijkuitdeverbeteringendieBWIdoorgevoerdheeftindeelektronischeaansturingvanhetsysteemendeelektrischespoelenindeschokdemper.Deaanpassingenhebbendeprestatiesaanzienlijkverbeterd.

Toepassingenvanviscositeitsveranderendevloeistoffenzijninallerleiindustrieëntebedenken.ZohebbenZonglinChuandYujunFengvanhetChengduInstituteofOrganicChemistryinChinaeengoedkoopsmartmaterialontwikkelddatsnelvanviscositeitverandertonderinvloedvanpH-wijzigingen.(2)Dezeeigenschapkanonderandereinteressantzijnvoordeolie-industriebijhetoppompenvanolie(ziebronvermelding).

Materialenwaarvandeviscositeittijdelijkverandertbijtoenemendeschuifspanningwordendilatantematerialengenoemd(Engels:shearthickening).Eenbekendvoorbeeldhiervanis‘sillyputty’.Ditmateriaalkangekneedworden,maarbijhogeimpactstuiterthet.Doordekrachtvaneenhamerkanhetzelfsversplinteren.Decombinatievanbuigzaamheidensnelletoenameinviscositeitmaaktdergelijkematerialenpotentieelinteressantvoorflexibeleballistischebescherming.OokinChinalijktdaarnaar,geletophetaantal


Land | Artikel naamChina | Smart Materials in China China | Smart Materials in China

onlinesamenvattingenvanverouderdepublicaties,onderzoekplaatstevinden.Volledigeenrecentepublicatieszijnzeldentoegankelijk.

MetamaterialenMetamaterialenhebbenspecifiekeeigenschappendieveelalnietindenatuurvoorkomen.Vaakkomtdatdoorhunspecifiekestructuurennietdoorhunsamenstelling.Eenvaakbestudeerdvoorbeeldvanzo’neigenschapiseennegatievebrekingsindex.OokinChinavindtonderzoeknaardezespecifiekematerialenplaats.

ZohebbenWeiXiangJiangenTieJunCuivandeSoutheastUniversityinNanjingeenmetamateriaalgecreëerddatdemanierverandertwaaropradiogolveninteracterenmeteenkoperencilinder.Ditgebeurtzodanig,dathetvooreenradarsysteemlijktalsofdekoperencilindervaneenandermateriaalgemaaktis.Meerinforma-tieoverhetonderzoekstaatopdewebsitevandeAmericanPhysicalSociety.(3)

GeïnteresseerdeninditsoortonderzoekenzoudeneenvandeworkshopsensymposiakunnenbezoekendiegenoemdzijnopdewebsitevanhetCenterforComputationalElectromagnetics,StateKeyLaboratoryofMillimeterWaves,SoutheastUniversity.(4)

GeheugenmaterialenGeheugenmaterialen,inhetEngelsshape-memorymaterials,kunnenbestaanuitmetaallegeringen,polymerenofcomposieten.Eengeheugenmateriaalkanvaneenvervormde(tijdelijke)toestandterugkerenineenofmeerdereoriginelevormen.Ditdoenzeopbasisvanexternestimuli.Vaakisdittemperatuurverande-ring,maaranderestimulizoalslichtwordenookonderzocht.(5)

InChinavindtonderanderbijhetHarbinInstituteofTechnology,inhetCenterforSmartMaterialsandStructure,onderzoekplaatsnaarshape-memorymaterials,specifieknaarshape-memorypolymers(SMP),shape-memorypolymercomposites(SMPC)enElectroactivePolymers(EAPs).EAPszijneigenlijknetietsandersdangeheugenmaterialen.Zegaannietterug

naareenoriginelevormdoorexternestimuli,maargaanjuisttijdelijknaareenvervormdetoestanddooreenexternestimulus,namelijkeenelektrischveld.

ZijneralproductenopdeChinesemarktdiegebruikmakenvanSMP?Jazeker,hetinGuangzhougevestigdebedrijfManboruiMaterialTechnologymaaktgepatenteerdeSMPlabelsdiegebruiktkunnenwordentercontrolevandeechtheidvaneenproduct.(6)Naverhittingvanhetlabelwordenreliëftekenspermanentzichtbaar.Zo’nlabelkaneenbijdrageleverenaandebestrijdingvanvervalsteproducten.

Bronnen• 1)Iridescenceandsperhydrophobocitiy

combinedononesurface.http://www.

chinamedia.com/news/2012/01/21/

iridescence-and-superhydrophobicity-combined-

on-one-surface/

• 2)Stimuli-responsive‘smartfluids’reversibly

changeviscositywithpH.

http://www.nature.com/am/journal/2011/201102/

full/am201152a.html

• 3)Radarillusionviametamaterials.American

PhysicalSociety.

http://pre.aps.org/abstract/PRE/v83/i2/e026601

• 4)CenterforComputationalElectromagnetics,

StateKeyLaboratoryofMillimeterWaves,

SoutheastUniversity.Nanjing.

http://www.emfield.org/

• 5)Light-inducedShapeMemoryPolymer

Materials.ProgressinChemistry,CAS.

http://124.16.154.79/progchem/EN/abstract/

abstract10934.shtml

• 6)ChinaManboruiMaterialTechnology

http://www.china-mbr.com/

Meer informatieJaapvanEtten


IA China


http://www.chinamedia.com/news/2012/01/21/iridescence-and-superhydrophobicity-combined-on-one-surface/




http://www.nature.com/am/journal/2011/201102/full/am201152a.html

http://www.nature.com/am/journal/2011/201102/full/am201152a.html

http://pre.aps.org/abstract/PRE/v83/i2/e026601

http://www.emfield.org/

http://124.16.154.79/progchem/EN/abstract/abstract10934.shtml

http://124.16.154.79/progchem/EN/abstract/abstract10934.shtml

http://www.china-mbr.com/

China | Geheugenmaterialen tegen namaakproducten

Geheugenmaterialen tegen namaakproducten

ManboruiMaterialTechnologyiseenbedrijfuithetzuidenvanChinadatzichonderanderebezighoudtmetpolymerengeheugenmaterialen;vooralvariantendiegeactiveerdwordenbijrelatieflagetemperaturen.Polymerengeheugenmaterialen(Engels:ShapeMemoryPolymeres,SMP)zijnmaterialendiedeeigenschaphebbendatzevanuiteentijdelijke(vervormde)toestandterugkunnenkereninhunorigineletoestandopbasisvaneenexternetrigger(vaakeentemperatuursverandering).HetvoornaamsteproductvanManboruiiseenSMPfolievoorlabelswaarin

informatieopgeslagenkanwordenindevormvanreliëftekensofeenlogo.Dezeinformatiewordtbinnenenkeleseconden(permanent)zichtbaaralshetlabeltot65°Cverhitwordt.Hetbedrijfziethiervoortoepassingenvooralinhetbestrijdenvannamaakproductendoororigineleproductenvanditsoortlabelstevoorzien.

Datzo’nlabeleenschakelineentotaleketenmoetzijn,isevident.Labelskunnenimmersgestolenenwaarschijn-lijkopdenduurookgekopieerdworden.Manboruigeeftdanookaandatzeeencompleteaanpakaanbieden.

Tekst op label zichtbaar na verhitting.

Bronhttp://www.china-mbr.com/

Meer informatieJaapvanEttenEmail [email protected]

Krasvrij na een regenbui

Wieherkentzichernietin?NeteennieuweSpykergekochtenvervolgenseenpaarkrasseneropvaneenwinkelwagen-tjebijdesupermarkt.Zouhetniethandigzijnalsdiekrassennaeenregenbuialssneeuwvoordezonverdwenen?

AlshetaanProf.JunqiSunvanhetStateKeyLaboratoryofSupramolecularStructureandMaterialsvanJilinUniversityligt,moetditmogelijkzijn.Hijenzijnonderzoeksgroephebben

namelijkeensupramoleculairecoatingontwikkelddiezichzelfhersteltineenvochtigeomgeving.

Deonderzoekersbrachtendepolyelectro-lytemultilayer(PEM)coatingaanopeensiliciumsubstraat.Vervolgensmaaktenzedaarinmeteenscalpeleenkrasenhebbengemetenhoelanghetduurdevoordatdekrashersteldwas.Ondergedompeldinwaterhersteldedekraszichinseconden,besproeidmet

waterduurdehetenkeleminuten,maarzelfsindrogeomstandighedenwasherstelnogmogelijk.Welduurdehetdaneenweek.Eenvandegrotevoordelenvandezezelfherstellendecoatingisdathijrelatiefeenvoudigengoedkoopteproducerenis.Deonderzoeksgroepheeftondertussenaleenpatentaangevraagdopdetechnologie.

Bronnenhttp://supramol.jlu.edu.cn/en/http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201105822/abstract



Land | Artikel naamChina | Geheugenmaterialen tegen namaakproducten China | Zelfherstellende gel

Zelfherstellende gel

Veelonderzoeksgroepenoverdewereldhebbenalonderzoekgepubliceerdoverzelfherstellendepolymeren.Eenvandeeerstedoorbrakenkwamin2001vanuitdeUniversityofIllinoisatUrbana-Champaign(UIUC).Onderzoekersdaarbedachteneenmanierommicrocapsulesintesluiteninpolymeren.Alshetmateriaalbeschadigdraaktebrakendezemicrocapsulesopen,waarbijeenvloeibareherstellendestofvrijkwam.Overdejarenheenzijnermeerdereinvalshoekenbedachtommaterialenmetzelfherstellendeeigenschappentecreëren.Ditleverdeverschillendematerialenopdieonderverschillendeomstandighedenhetzelfherstellendeprocesstartte.HiervoorwarensomshogetemperaturennodigofUV-licht,washettijdsbestekwaarinhetherstelplaatsvondrelatieflang,ofwashetproductieprocesvanhetzelfherstellendepolymeerte

complexendaardoortekostbaar.Chineseonderzoekershopennumethunonderzoekeenstapindegoederichtinggezettehebbenomzelfherstellendematerialentecreërendierelatiefgoedkoopensnelherstellendzijn.

EenonderzoeksgroepvanProfHuangFeihevandeDepartmentofChemistryopZhejiangUniversityhebbentweesoortensupramoleculairegelsontwikkelddiemiddelseenrelatiefsimpelprocesteproducerenzijn.Beidegelszijngebaseerdopeenmoleculairecross-linkingagentmetdibenzo-24-crown-8.Inexperimentenwerdendesupramoleculairegelstot100keerhunoriginelelengteuitgerektofbeschadigdmeteenmes.VolgensDr.ZhangMingming,deeersteauteurvandepublicatie,vondinbeidegevallenvolledigherstelbinnenenkeleminuten

dibenzo-24-crown-8

plaats.HetonderzoekenderesultatenzijngepubliceerdinAngewandte Chemie International Edition.Volume 51, Issue 28, pages 7011–7015, July 9, 2012.

Bronhttp://www.zju.edu.cn/c279955/content_2121350.html


Zonnebadende vlinders

Zwartevlindervleugelsreflecterenweinigzonlichtenabsorberendaardooreengrootgedeeltevandeenergie.Hierdoorkunnenzeookinminderzonnigeomstandighedensnelopwarmen.“Kunnenwijdaarnietietsvanleren?”dachtbiomimicryspecialistProfTongxiangFanvandeShanghaiJiaoTongUniversity.Langwerdgedachtdatdezwartekleurbijvlindersveroorzaaktwerddoorpigment.EchtertoenProfFanenzijnteameenelektronenmicroscoopgebruikteomdestructuurvantweesoortenzwartgevleugeldevlinderstebestuderen,kwamenzetoteenandereconclusie.Zezagendatdevleugelsbestondenuitlangwerpigerechthoekige

schubben;vergelijkbaarmetdakpannen.Deschubbenhaddensteilerandenmetkleinegatendieuitkwamenopdetweedelaagvanschubben.Dezestructuurgeleidhetlichtnaardietweedelaagenzorgtervoordatnogmeerwarmtewordtopgevangen.

Metbehulpvaneen‘dip-calcining’proceswerdendevleugelsvandePapiliohelenusvlinderomgezetineenstructuurvantitaniumdioxide.DehiermeegeproduceerdeprototypekatalysatorwasvolgensFantweemaalzoeffectiefinhetomzettenvanwatermoleculeninzuurstofenwaterstof,daneenongestructureerdekatalysatorvanhetzelfdemateriaal.

BronDitonderzoekwerdinmaartvanditjaarbekendgemaakttijdenseenbijeenkomstvandeAmericanChemicalSociety.http://portal.acs.org


Nanostructuren vlindervleugels. Bron: American Chemical Society


Materialenonderzoek in India

Land | Artikel naamIndia | Materialenonderzoek in India

India

SamenvattingVolgensrecentonderzoekvanThompsonGlobalResearchneemtIndiamondiaalmomenteeldezesdepositieinophetgebiedvanonderzoekindemateriaalwetenschappen.India’sinvesteringeninweten-schapentechnologiestijgensterk.Naarverwachtingwordthetlanddaardoornogbelangrijkerophetgebiedvanmateriaalwetenschappen.Indiaisopmaterialengebiedooknualeeninteressantekennispartnereneenbelangrijkebronvaninternationaaltalent.DaarnaastwintIndiaalsmarktaanbelangvoorsectorenwaarmateriaalonderzoekdedrijvendekrachtisachterinnovaties.Denkbijvoorbeeldaandezonne-energiesectorendeautomotivesector.DeIndiaseoverheidstimuleertinnovatieindezesectorenactief.DetijdlijktrijpombrederesamenwerkingmetIndiatestimuleren.Internationaalgezienkomtersteedsmeeraandachtvoortechnisch-wetenschappelijkesamenwerkingmetIndiaophetgebiedvanmaterialen-onderzoek.OokvanuitNederlandwordenmomenteeldeeerstestappengezetvooreennauweresamen-werkingmetIndiaophetgebiedvanmaterialen.NederlandheeftinIndiaeengoedenaam,maarloopterondankszijninternationalepioniersgeestnietvoorop.

Sterke basis voor materialenonderzoek in India

DeIndiaseoverheidheeftinhaaronderzoeksbe-leidtraditioneeleensterkefocusopdebasisweten-schappen.Metconsequentstijgendeonderzoeks-budgettenheeftdeoverheiddebasisgelegdvooronderzoekvanwereldklasseophetgebiedvannatuurkunde,chemie,materiaalwetenschappen,ruimtevaartencivielenucleairetechnologie.

India’sinvesteringeninwetenschapentechnolo-giestijgenaljarensterk.NaarverwachtingzullendebudgettenvoorIndia’saankomendetwaalfdevijfjarenplanookweerveertigprocentbovendehuidigeniveausliggen.DewetenschappelijkeadviesraadvoordeIndiasepremierroeptzelfsoptoteenruimeverdubbelingvandeuitgavenaanwetenschapentechnologiealspercentagevanhetBrutoBinnenlandsProduct(vancirca1%nunaar2,5%in2020).Hettwaalfdevijfjarenplankenmerktzichverderdooreentoenemendeaandachtvoordeimpactvanonderzoekopdesamenleving.Zowordterhardgewerktaanmeerpubliek-privatesamenwerkingominnovatietestimuleren.

Materiaalonderzoek in de liftBijdemateriaalwetenschappenisdeimpactvangroeiendeinvesteringeninwetenschapen

technologiegoedtezien.Deonderzoeksbudgettenvoordemateriaalwetenschappenstegenindeperiodevan1995-2007metzo’ntienprocentperjaar(NISTADS,2008).Overdelaatstevijfjaarishetbudgetzelfstoegenomenmetzo’nvijfentwintigprocentperjaar(NISTADS,2010).Indiaisindezeperiodeuitgegroeidvaneenlanddatnauwelijksinternationaalpubliceerdetoteenbelangrijkespelerophetgebiedvandemateriaalwetenschap-pen.VolgensThompsonGlobalResearchstaathetlandmomenteelopdezesdepositieindewereldalshetgaatomhetaantalpublicaties.OverdeafgelopenvijfjaarpubliceerdeIndia12,693papers.AlleenZuid-Korea,Duitsland,Japan,deVerenigdeStatenenChinawarenindezelfdeperiodeproductiever.OokinhetbuitenlandleverenwetenschappersvanIndiaseoorsprongvaakeenbelangrijkebijdrageaanpublicatiesinditonderzoeksveld.

Publiek-private samenwerkingIndiaisopmaterialengebieddusaleeninteres-santekennispartnereneenbelangrijkebronvaninternationaaltalent.Datzal,methetverderstijgenvandeonderzoeksbudgetten,zekernietminderworden.DaarnaastwintIndiaalsmarktaanbelangvoorsectorenwaarmateriaalonderzoekdrijvendekrachtisachterinnovaties.Denk


Land | Artikel naam Land | Artikel naamIndia | Materialenonderzoek in India India | Materialenonderzoek in India

bijvoorbeeldaandezonne-energiesectorendeautomotivesector. IndezesectorenwerktIndiaaanpubliek-privatesamenwer-kingsverbandendiemoetenleidentoteengroeivandeinnovatiekrachtvandeeconomie.Indiawordtdaarmeesteedsinteressanteralsinternationalepartner.

Belangrijkste funding-organisatiesIndiaheeftverschillendefunding-organi-satiesdiezichrichtenopdemateriaalwe-tenschappenengerelateerdeinnovaties.HetDepartmentofScienceandTechnology(DST)iseenvandebelangrijkstefunding-organisaties.SamenmethetaanhetzelfdeministeriegekoppeldeCouncilforScientificandIndustrialResearch(CSIR)vormtdezeinstantiedebasisvoordefinancieringvanfundamenteelweten-schappelijkentoegepastonderzoekbinnendemateriaalwetenschappen.OokhetDepartmentofBiotechnology(DBT),eenanderonderdeelvanditministerie,speelteenbelangrijkerolbijmateriaalon-derzoek.HetDBTrichtzichdaarbijvoornamelijkopbiomaterialen.Meergespecialiseerdefunding-organistaties,zoalshetDepartmentofAtomicEnergy(DAE),deDefenceResearch&DevelopmentOrganisation(DRDO)endeIndianSpaceResearchOrganisation(ISRO),hebbenadditioneelonderzoeksgeldbeschikbaarvoorspecifieketoepassingsgebiedenbinnenhetmateriaalonderzoek.NaasthuneigenonderzoeksinstitutenfinancierenzevaakookonderzoekaanandereIndiasekennisinstellingen.

Belangrijkste onderzoeksinstellingen

QuaonderzoeksproductiviteitstaandeIndianInstitutesofTechnology(IIT’s)mondiaalopdevijfdeplaats,gemetennaardehoeveelheidpublicatiesophetgebiedvanmateriaalonderzoek(ThompsonGlobalResearch,2011).DeIIT’sblijveninternationaalnogwelachteralsmenkijktnaardehoeveelheidcitatenvanhunpapers(20e)enresearchimpact.AnderebelangrijkeinstitutenophetgebiedvanmaterialenonderzoekinIndiazijndelaboratoriavanhetCenterforScientificandIndustrialResearch(CSIR),deIndiasetegenhangervanTNO.Hetgaathierbijvoorbeeldominstitutenophetgebied

vanchemie,zoalshetNationalChemicalLab(NCL)inPuneenhetIndianInstituteofChemicalTechnologyinHyderabad.OokdemeeropfundamenteelonderzoekgerichteTataInstitutesforFundamentalResearchenhetIndianInstituteofScience(IISc)leverenbelangrijkebijdragenaanhetonderzoeksveld.

NanowetenschapIndiainvesteertsinds2001ooksterkinopkomendegebiedenzoalsdenanoweten-schappen.InitieelgebeurdeditmeteenrelatiefbescheidenprogrammabudgetonderhetNanoScienceandTechnologyInitiative.DaaropvolgdedeaanzienlijkgrotereNanoMissie.OnderdeNanoMissiezijndefondsenvoornanowetenschapomhooggegaanvanzo’n$25miljoenin2005,naar$50miljoenperjaarindeperiodevan2006tot2010.In2011zijnzegestegennaar$125miljoenperjaar.HetisduidelijkdatIndiainternationaaleenserieuzespelerwilzijninnanotechnologie.OnderdeNanoMissiezijnverschillendecentravoornanowetenschapopgerichtbinnenbestaandeIndiaseinstituten.Daarnaastzijnernanotechnologiecentragecreëerdmetspecialeproductfocus.EenaantalvandezecentraisactiefopgebiedendieinteressantzijnvoorNederland.

Topsector HTSMAlswekijkennaardeprioriteitsgebiedenvandetopsectorHightechSystemsenMaterialen,danspeeltIndiaaleenbelangrijkerolophetgebiedvanhumanresources.HetisteverwachtendatIndiaalstoeleveranciervaninternationaaltalentsteedsbelangrijkerwordt,omdatIndianogtotzeker2050jongblijftenEuropa,JapanenChinasnelvergrijzen.AlleenalvanuitditoogpuntishetbelangrijkomdebandenmetIndiasetopinstellingenverderaantetrekken.Metdegroeivaninvesteringeninmateria-lenonderzoek,wordtIndiadaarnaaststeedsinteressanteralskennispartner.OphetgebiedvandeNanoElectronicazijnonderanderehetgezamenlijkeCenterofExcellenceinNanoelectronics(CEN)vanhetIndianInstituteofScience(IISc),IITMumbaiendeactiviteitenvanIITKanpurophetgebiedvanprintbareelektronicaen

nanopatroneninteressantvoorNederland.OphetgebiedvanbiomaterialenzijninteressanteonderzoeksgroepenbijhetSreeChitraTirunalInstituteforMedicalSciencesTechnology,deIITsinKhanpur,DelhienMumbaienhetNationalCenterforBiologicalSciencesinBangaloreinteressantvoorNederland.

Zonne-energie Onderdein2010gelanceerdeJawaharlalNehruNationalSolarMissionisIndiauitgegroeidtothetopéénnainteressant-stelandvoorinvesteringeninzonne-ener-gie(Ernst&Young,2012).Naastheldereinvesteringsvoorwaardenvoorziethetplanookinfondsenvoortechnischedemon-stratieprojectenenR&D.DevoordesectormeestrelevanteonderzoeksinstitutenzijndeIIT’sinDelhi,JodhpurenMumbai.OokinhetCentreforAdvancedMaterialsvandeIndianAssociationfortheCultivationofScienceinKolkatavindtgerelateerdonderzoekplaats.Indiaheeftdaarnaasteenaantalpv-producentenmetinternatio-naleambities.VoorNederlandwordthetsteedsinteressanteromtekijkenofdenationalekennisnietbetervermarktkanwordeninIndia.

AutomotiveIndiaissnelinopkomstalsautomotive-markt.NaastenkeleIndiaseOEMs,zoalsTataenMahindra&Mahindra,iseenaantalgrotebuitenlandsefabrikantenactiefindebelangrijksteIndiaseproductie-centra.DeopkomstvanIndiacreëerteeninteressanteafzetmarktvoortoeleveran-ciersvancomponenten.DaarnaastbiedtIndia,waarvooralkleineauto’spopulairzijn,interessanteR&D-mogelijkheden.Denkbijvoorbeeldaandemateriaal-encomponentinnovatiesdievoorafgingenaaneenkleineautoalsdeTataNano.OpR&D-gebiedbegintdesectorinIndiazichsteedsmeerteorganiseren.Zekrijgtdaarbijsteunvandeoverheid.ZoiserhetIndiaseCooperativeAutomotiveR&Dconsortiumdatzichrichtoppre-competi-tiefonderzoek.Hetconsortiumfocustzichonderandereopdeontwikkelingvannieuwematerialenvoordeautomotiveindustrie.HetDuitseFraunhoferwerktsinds2011samenmethetconsortiumendeDuitseautomotivesectorinvesteert


India | Materialenonderzoek in India

proactiefinIndia.OokvanuitNederlandisertoenemendeinteresse.DeNederlandsebandenmetdesectorzijnechternognietopvergelijkbaarniveaualsdeDuitse.

Internationale samenwerkingMetdesnelleopkomstvanIndiaisereengroeiendeinteressevoorinternationalesamenwerking.Ditzowelvanuitpolitiek-economischalsvanuitwetenschappelijkperspectief.MaterialenonderzoekiseenbelangrijkthemaindebilateralesamenwerkingmetlandenzoalsdeVerenigdeStaten,hetVerenigdKoninkrijk,Brazilië,Israël,Japan,DuitslandenFrankrijk.Strategischeinternationalesamenwerkingsprogram-ma’sopsubthema’sbinnenhetmateria-lenonderzoekhebbendepotentieomeenduidelijkeimpacttehebbenopgezamen-lijkepublicatiesindemateriaalweten-schappen(NISTADS,2010).DaarmeebiedtdittypesamenwerkingeneeninteressantemanieromalslanddeinteractiemetIndiatestimuleren.NederlandheeftinIndiaeengoedenaam,maarlooptondankszijninternationalepioniersgeestnietvoorop.DeuitwisselingtussenNederlandseenIndiasekennisin-stellingenbetreftvoornamelijkprofesso-renonderling.Momenteelzijnernogverrassendweinigstrategischesamenwer-kingsverbandenmetdebelangrijksteIndiaseonderzoeksinstituten.OmdeinteractietussenNederlandenIndiainmaterialenonderzoekverdertestimuleren,heeftNWOditjaareenonderzoekscallgelanceerdvoorfunctionelematerialen.DezecallbiedteenbasisomNederlandbetertepositionerenalsinteressantekennispartnervoorIndia.

Bronnen• Thompson Global Research, globalresearchreport

materialsscienceandtechnology,June2011

• Indiaasagloballeaderinscience,Science

AdvisoryCounciltothePrimeMinister2010

http://dst.gov.in/Vision_Document.pdf

• Ernst&YoungRenewableEnergyAttractiveness

Indextweedekwartaalvan2012.

• NISTADSIndiaS&T2008

• NISTADSIndiaS&T2010-2011

• http://www.nanomission.gov.in/

Meer informatieFreekJanFrerichs


IA India


http://dst.gov.in/Vision_Document.pdf

http://www.nanomission.gov.in/

Zeldzame aardmetalen in Noord-Amerika

The Netherlans | Green Opportunities for the NetherlandsIndia | Materialenonderzoek in India Verenigde Staten en Canada | Zeldzame aardmetalen in Noord-Amerika

Verenigde Staten en Canada

Deonzekereaanvoervanzeldzameaardmetalen(RareEarthElements)uitChinavoordehightech-indu-strievormtindeVSeenhindernisvoorinnovatieenvoordehightechmaakindustrie.Metnameinpermanentemagnetenvoorduurzameenergieopwekkingenenergieopslagsystemenvoorbijvoorbeeldelektrischeauto’swordenveelzeldzameaardmetalenverwerkt.Ookanderesectorenzoalsdedefensie-industriestaanonderdruk.DefederaleoverheidenbedrijvenindeVSmakenvandegelegenheidgebruikomonderzoeknaarderecycling,verminderingvanhetgebruikenalternatievenvoor,zeldzameaardmeta-lentestimuleren.CanadazietdeonzekereaanvoerenslinkendereservesindeVSeneldersalseeneconomischekans.Hetlandkantotnutoeonrendabelevoorkomensvandewaardevollematerialengaanontwikkelen.ZowelindeVSalsinCanadaishetaantalexploratieprojectenindemijnbouwaan-zienlijkgegroeid.

IntroductieZeldzame aardmetalen zijn niet zo zeldzaam. Ze werden oorspronkelijk zo genoemd omdat zij in hun elementaire vorm onbekend waren en omdat ze in gesteenten in lage concentraties voorkomen. Dat maakt het moeilijk om ze uit ertsen te extraheren. Relatief grote hoeveelheden van deze materialen komen lokaal voor. China produceert momenteel ruim 97% van alle zeldzame aardmetalen [1,2]. Exportlimieten uit China zorgen voor een minder betrouwbare beschikbaarheid voor andere landen. Ook de VS ziet de limieten als hindernissen voor innovatie en fabricage in de hightech-industrie en in de bedrijvigheid voor duurzame energie. De politieke aandacht voor de beschikbaarheid van deze materialen en de relaties met landen waaruit de metalen afkomstig zijn, is de afgelopen jaren sterk toegenomen. De VS, de Europese Unie en Japan hebben in 2012 een zaak tegen de Chinese overheid aangespannen bij de World Trade Organisation over de exportpraktijken rond zeventien zeldzame aardmetalen, molybdeen en wolfraam [3,4].

HetDepartmentofEnergyindeVSonderzochtrecenthetkorte-enlangetermijngebruikendebeschikbaarheidvanenkelezeldzameaardmetaleninmetnamedecleantechsector[5].Metnamedeelementendysprosium,terbium,europium,neodymiumenyttriumwerdenalskritiekgelabeldvoordeontwikkelingvanonderandereduurzameenergietechnologie.Deelementencerium,

indium,lanthanumentelluriumgeldenindezeanalyseals‘near-critical’.

Zeldzameaardmetalenwordengebruiktineenscalavantoepassingen,zoalssterkemagneten.Desectorendiedezematerialengebruikenzijnzeerbreed,vanlaser-enradarsystemenengeleiderakettenindewapenindustrietotbatterijen,zonnepanelen,windturbinesenverlichtinginanderesectoren.Daarnaastwordenenkelezeldzameaardmetalengebruiktalskatalysatorenenvoorhetkrakenvanonderandereaardolie[6].

Rare Earth Alternatives in Critical Technologies (REACT)

DeinnovatiestrategievandeVSvoorzeldzameaardmetalenheeftdriedoelen.Deeersteisdediversificatievande‘globalsupplychains’,detweededeontwikkelingvanalternatievenvoor‘rareearthmetals’enmaterialenendederdeverminderdgebruik,hergebruikenrecycling[5].HetAdvancedResearchProjectsAgency–Energy(ARPA-E),dehigh-risk/high-gaininnovatietakvanhetDepartmentofEnergy,investeerdesinds2011eenbedragvan22,1miljoendollarinverkennendonderzoeknaaralternatievetechnologieënvooropwekkingenopslagindeenergiesector[7].HetRareEarthAlternativesinCriticalTechnologies(REACT)programmaomvatdertienprogramma’s.


Verenigde Staten en Canada | Zeldzame aardmetalen in Noord-Amerika

Negendaarvanzijngerichtopmagneet-technologie.Tweeprojectengaanoversupergeleidendebedradingvoorwindtur-binesentweegaanoverEV-motoren.Bijdealternatievengaathetomgoedkoperemetalenzoalsmangaanennikkel.Eeneisis,datalternatievetechnologieëndehuidigeevenarenofovertreffen.

Grafeen in LithiumbatterijenEenvoorbeeldvaneenprojectdathetREACT-programmasteuntis:‘GrapheneNanostructuresforLithiumBatteries’[8,9,10].DitprojectwordtgezamenlijkuitgevoerddoorhetfederalelabPacificNorthwestNationalLaboratory,hetbedrijf VorbeckMaterialsCorp. enPrincetonUniversity.HetgraatomdeontwikkelingvanLi-ionbatterij-elektro-den.DezeelektrodenmakengebruikvanVorbeck’sgrafeen.Vor-xTMiseengepaten-teerdgrafeenmateriaaldatontwikkeldisopPrincetonUniversitydoordevakgroepvanprofessorIlhanAksay.Grafeenbestaatuitéénlaagkoolstofatomen-een‘sheet’-diehetmateriaalbijzondereeigenschap-pengeven.DoordatdesheetsvanVor-xTM

gekreuktzijn,wordtvoorkomendatzezichstapelenendusmeerderelagenkoolstofa-tomenvormen,waarbijdebijzondereeigenschappenverlorengaan.DoorhetfeitdatVor-xTMnietstapeltkanhetmateriaalalsdroogpoederwordentoegepast.In2009brachtVorbeckVor-inkopdemarkt,eengrafeengebaseerdegeleidendeinkt.

Hetbedrijfwerktnuaandeverdereproductieentoepassingenvanditbijzonderemateriaalindevormvansheets.

De royale voorkomens van zeldzame aardmetalen in Canada zouden de druk op de markt kunnen verlichten, mits de milieueffecten van het winnen van de metalen kunnen worden beperkt.

Doorgrafeentoetepassenopelektrodenkunnenoplaadbarebatterijenveelsnellerladen;ineenaantalminuteninplaatsvanuren.Ookbiedthetmateriaaldebeloftedathetbijtoepassinginhybrideaccusyste-menhetbereikvanelektrischeauto’svergroot.Hetdoelisomdezenieuwebatterijtechnologieopdemarkttekrijgen.VorbeckheefthiervooraleenrelatiemetTargrayTechnologyInternational.

Amerikaanse en Canadese winning van zeldzame aardmetalen

DeafhankelijkheidvanChineseexportenenexportbeperkingenheeftertoegeleiddatbedrijveninanderelandenlokalevindplaatsenbeginnenteontwikkelen.DeAmerikaansemijnMountainPasswastotdesluitingin2002degrootsteleveranciervanzeldzameaardmetalenindewereldenisrecentopnieuwinbedrijfgesteld.DemijnwordtzelfsuitgebreidmethetPhoenixProject[11],eennieuwefaciliteitwaarinuiteindelijkhetheleverwerkings-procesplaatszalvinden,vanbrekentotvermalingenseparatie.DeovernamevanhetCanadesebedrijfNeoMaterialsTechnologiesheeftMolycorptothetmeestverticalegeïntegreerdebedrijfgemaaktophetgebiedvanUltra-High-PurityRareEarthProcessing.

Canadaiseengrotegrondstoffenleveran-cier.Hetlandwilzichpositionerenalseenbetrouwbareaanvoerpartnervanzeldzameaardmetalen[1],metnamevoordeAmerikaansemarkt.Daarvoorkomtnunognegentigprocentvandegeïmporteer-demetalenuitChina.DereservesaanzeldzameaardmetaleninCanadawordengeschatopeenwaardevanongeveer163miljardeuro.

Hetwinnenenverwerkenvanzeldzameaardmetalenkanzeerschadelijkzijnvoorhetmilieu.Economischrendabeleafzettingenvanzeldzameaardmetalenkomenmeestalvoorinertsenwaarinookderadioactieveelemententhoriumenuraniumvoorkomen.Zeldzameaardmeta-lenwordengeëxtraheerdengescheidenmetbehulpvanzuren,waarnaeenradioactiefentoxischsliboverblijft.Ditafvalkangrotemilieuproblemenveroorzakenwanneerhetnietzorgvuldigwordtverwerkt.

InCanadazijnkomenzeldzameaardmeta-lenvooralvoorinzwarteschalies,bijvoorbeeldzoalsdieinhetAlbertaBlackShaleProject.Dezeafzettingenwareneerdernietbruikbaar.Winningzouzeerschadelijkzijnvoorhetmilieuvanwegedegrotehoeveelhedencyanideenarsenicumdienodigwarenvoorhetextraheren.Tegenwoordigbestaatereenmilieuvrien-delijkerenkosteneffectieveretechnologie

In Vor-x zijn grafeenlagen volledig van elkaar gescheiden. Vanwege de gekreukte morfologie kunnen de individuele sheets niet meer in de normale structuur van grafeen aggregeren.Bron: www.vorbeck.com


http://www.vorbeck.com/

Land | Artikel naamVerenigde Staten en Canada | Zeldzame aardmetalen in Noord-Amerika Verenigde Staten en Canada | Zeldzame aardmetalen in Noord-Amerika

diegebruikmaaktvanwater,luchtenmicrobiëleactiviteit,genaamd‘bioheapleaching’[12].Dezemethodekaneenoplossingbiedenvoorhetmilieupro-bleem,maardetechnologiewordtnognietbreedtoegepast.

OpmeerdereplekkeninCanadavindtexploratieplaatsmethetoogopdewinningvanzeldzamemetalen.VeelprojectenvindenplaatsmetJapansepartnersuitoverheidofindustrie.

ConclusiesDepolitiekeeneconomischeproblematiekronddebetrouwbareaanvoervanzeldzameaardmetalenindeVSenCanadaleeftsterk.DeklachtvanJapan,deVS,endeEUtegenChinabijdeWTOispasrecentingediend.DeroyalevoorkomensvanzeldzameaardmetaleninCanadazoudendedrukopdemarktkunnenverlichten,

mitsdemilieueffectenvanhetwinnenvandemetalenkunnenwordenbeperkt.DesalnietteminzetdeVSinopdeontwik-kelingvanalternatievetechnologieënenhetverminderenvanhetgebruikvanzeldzameaardmetalenindehightechindustrie.Hetisduidelijkdatdezeontwikkelingenindekomendejarenzullenmoetenwordendoorgezet.

Bronnen • [1]TheCanadianChamberofCommerce-

Canada’sRareEarthDepositsCanOfferA

SubstantialCompetitiveAdvantage,april2012:

http://tinyurl.com/cs5vucf.

• [2]USGeologicalSurvey–MineralCommodity

Surveys:http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/

mcs/

• [3]CNN-ObamaannouncesWTOcaseagainst

Chinaoverrareearths,13maart2012:http://

tinyurl.com/d2wnbqq.

• [4]TheWallstreetJournal-WTOtoProbeChina’s

Rare-EarthPolicies,24juli2012:http://tinyurl.

com/c7yga6d.

• [5]VerenigdeStaten:CriticalMaterialsStrategy

2011–SuzannedeGrootenKarinLouzada:

http://tinyurl.com/cw8taqg.

• [6]Interactiefperiodiektabelmetinformatieover

zeldzamemetalenenaarden:http://avalonrare-

metals.com/rare_earth_metal/

• [7]USDepartmentofEnergy-REACT-

ALTERNATIVESTOCRITICALMATERIALSIN

MAGNETS:http://tinyurl.com/c26rdpg.

• [8]PacificNorthwestNationalLaboratory-

Batteryresearchcouldleadtoshorterrecharge

timeforcellphones,13juli2012:http://tinyurl.

com/2fmhcp5.

• [9]BusinessWire-VorbeckMaterialsannounces

collaborationwithPNNLtodevelopgraphene

productforbatteries,13juli2012-http://tinyurl.

com/cuf6qdv.

• [10]VorbeckMaterials:http://vorbeck.com/

functionalized.html

• [11]Molycorp–ProjectPhoenix:http://tinyurl.

com/cdrqy9d.

• [12]AuraEnergy-bio-heapleachinganimation:

http://tinyurl.com/bsz3l5f.

Meer informatieKarinLouzada


IA Verenigde Staten

Bedrijf Project Status

Avalon Rare Metals Inc. Nechalacho Rare Earth Element Project, Thor Lake, Northwest Territories. [LREE en HREE].

Productie op volle capaciteit in 2015.

Great Western Minerals Group Ltd.

Hoidas Lake Project, noordSaskatchewan. [neodymium]Plus Red Wine Property, Labrador [HREE] en twee andere sites.

Ontwerpfase, start productie in 2015–2016.

Midland Exploration Inc. Ytterby, Quebec. Exploratie gestart 2011.

Pele Mountain Resources Eco Ridge Mine, Elliot Lake, Ontario. [Uranium and Rare Earth Elements]

Focus op duurzame ontwikkeling.

Matamec Explorations Inc. Zeus, Quebec . [HREE] Exploratie.

Quest Rare Earth Mineral Ltd.

Strange Lake en Misery Lake, Quebec. [HREE]

Onbekend.

Cache Exploration Inc. Welsford, New Brunswick en Cross Hills en Louil Hills, Newfoundland.

Exploratie.

Kirrin Resources Inc. Meerdere projecten in Newfoundland, Labrador en Quebec.

Exploratie.

Forum Uranium Corp. North Thelon Project, Nunavut. Veelbelovend.

LREE = Cerium groep elementen: La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, en Gd.

HREE = Yttrium groep elementen: Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, en Y.


http://tinyurl.com/cs5vucf

http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/mcs/

http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/mcs/

http://tinyurl.com/d2wnbqq

http://tinyurl.com/d2wnbqq

http://tinyurl.com/c7yga6d

http://tinyurl.com/c7yga6d

http://tinyurl.com/cw8taqg

http://avalonraremetals.com/rare_earth_metal/

http://avalonraremetals.com/rare_earth_metal/

http://tinyurl.com/c26rdpg

http://tinyurl.com/2fmhcp5

http://tinyurl.com/2fmhcp5

http://tinyurl.com/cuf6qdv

http://tinyurl.com/cuf6qdv

http://vorbeck.com/functionalized.html

http://vorbeck.com/functionalized.html

http://tinyurl.com/cdrqy9d

http://tinyurl.com/cdrqy9d

http://tinyurl.com/bsz3l5f

Land | Artikel naamVerenigde Staten en Canada | Steeds meer techniek in Noord-Amerikaans textiel

Steeds meer techniek in Noord-Amerikaans textiel

SamenvattingDetextielindustrieiseenzeerveelzijdigeenonderzoeksintensievesector.InNoordAmerikaverschuiftdefocussteedsmeernaartechnischetextielenmetbijvoorbeeldbeschermendeeigenschappen.Partnerschappeninopeninnovatie-verbandenmetgrotechemischebedrijvenzijninopkomst.Steedsmeerbedrijvenkomenterechtophetraakvlaktussentextielenanderesectoren.EenvoorbeeldisOryon,datlichttechnologieintegreertmettextielenanderematerialen,vooralomfunctionaliteittoetevoegen.

De textielindustrie is in Canada geconcentreerd in de provincies Québec en Ontario en in de VS in de oude katoenstaten, vooral North en South Carolina. Canada werkt sinds een aantal jaren aan de omschakeling van de textielindustrie van massaproductie naar technische en hoogwaardige producten. Zowel de VS als Canada stimuleert de ontwikkeling van materialen met bijzondere eigenschappen, bijvoorbeeld beschermende eigenschappen, die geïntegreerd kunnen worden in verschillende soorten textiel. Het North Carolina State University College of Textiles is een topinstituut in de wereld in textielonderzoek en het testen van de functionaliteit van weefsels.

In2008ontwikkeldedeCanadesetextielsectoreenroadmapvoordetoekomst[1].Inhettwintigjaren-planrichtdeindustriezichopgespecialiseerdeproductenalstechnischetextielenenanderehoogwaardigeproducten.Hiervoorwordtgeïnves-teerdinonderanderecomposieten,hybridetechnologiënvangeweven,gebreideennon-woventextielen,intelligentetechnologie,nanotechnolo-gieenhigh-performancevezelsenstoffen.

Tijdensdetweedefase,indeovergangnaardederdeenlaatstefasevanhetactieplan[2],werktdesectoraandestrategischeinzetvanwetenschappe-lijkeentechnologischebronnenendeimplemen-tatievancoöperatieveR&D-platforms.Hetdoelisomperjaartenminsteéénconsortiumoptezettenmetinternationalepartnersinéénvandeprioriteitssectoren.Omhetconcurrentievermogenvandeindustrietevergrotenmoetdesectorwordenbegeleidindeovergangvanmassaproduc-tienaarontwerp,ontwikkelingencommercialise-ringvangespecialiseerdeproducten.DeCanadesetextielindustrieomvatmeerdanvierhonderdbedrijven,voornamelijkindeprovinciesQuébecenOntario.In2005werddesectorgeschatopeenomzetvan4,9miljardeuro.

DeexportvanCanadeestextielbedroegongeveer2,1miljardeuro.InomzetwashetdezesdeexportindustrievanCanadain2006.Zo’n241bedrijveninCanadazijnactiefinhoogwaardigeentechnischetextielen,waarvan118bedrijvenexclusiefindezesectoren.Hetgrootsteaantalbedrijvenisactiefinverschillendesectorenvantextielvoortechnischgebruik(oftewelde“TechnicalUsageTextiles”,TUTs):‘protech’,beschermendtextiel,‘indutech’,industriëlematerialenvoorbijvoorbeeldfiltratieenelectro-nica,‘buildtech’,specialetextielvoordebouw,‘mobiltech’,inallerleivervoermiddelenen‘medtech’,toepassingenvoorgezondheidenhygiëne.Technischtextielwordtgedefiniëerdalstextielwaarininnovatievematerialenwordenverwerktofwaarvoorinnovatieveproductieproces-sennodigzijn.Dezematerialenwordengeïnte-greerdinanderematerialenendrageneigenschap-penbijalsgeleidbaarheid,brandwerendheidenwaterafstotendeeigenschappen.

ElastoLite is een meerlaags polymeerfilm die met behulp van fosfor elektrische energie omzet in licht.

EenvoorbeeldvaneenspecialistischCanadeesbedrijfindeprotech-sectorisTen4BodyArmor[3].Ditbedrijfisgespecialiseerdinantiterrorisme-toepassingen,waaronderbommendekensenmaterialenvoorhetbeperkenvandegevolgenvaneenontploffing.Eenanderbedrijfdathoogwaar-digeproductenmaakt,inditgevaltechnische(buiten-)sportkleding,isCoalision[4].


Land | Artikel naam Land | Artikel naamVerenigde Staten en Canada | Steeds meer techniek in Noord-Amerikaans textiel Verenigde Staten en Canada | Steeds meer techniek in Noord-Amerikaans textiel

Toonaangevend TechnischenhoogwaardigtextielkontindeVSvoornamelijkuitNorthenSouthCarolina.DezeregiowassamenmetdeanderezuidelijkestatenVirginia,GeorgiaenAlabamahistorischgezienhetgebiedwaardetabaks-enkatoenindustrieëncentraalstonden.Deregioisnuvooralbekendleidendindeautomobielsectorenandereindustriën.Nogaltijdvindterhoogwaardigetextielproductieplaats,bijvoorbeeldvanKevlarvanDuPontinSouthCarolinaenvanDyneemavanDSMinNorthCarolina.

HetNationalTextileCenteriseenfederaalgefinancierdonderzoeksconsortiumvanAuburnUniversity,ClemsonUniversity,CornellUniversity,GeorgiaInstituteofTechnology,NorthCarolinaStateUniversity(NCSU),UC-Davis,UMass-DartmouthenPhiladelphiaUniversitydiehierinsamenwerken[5].VooralhetCollegeofTextilesvanNCSUiseenzeervooraan-staandonderzoekscentrumoptextielge-bied.HetCollegeofTextilesbevathetNonwovensInstitute,hetTextileProtectionandComfortCenterenhetInstituteofTextileTechnology.HetNonwovensInstituteishetfundamenteleentoegepasteonderzoeks-enonderwijsin-stituutvandeCollege.HetTextileProtectionAndComfortCenter(T-PACC)iseenmultidisciplinaircentrumvoortestenenevaluerenvandebeschermendewerkingenhetcomfortvankledingstuk-ken[6].Hetcentrumrichtzichopdebeschermingtegenhitteenvuur,chemi-scheafweerencomfortmetdeparametersgevoelstemperatuur,stijfheid,permeabili-teitenademendeeigenschappen.Hetcentrumheefteenruimtewaardetemperatuur,vochtigheidenwindomstan-dighedenkunnenwordeningesteldominsituchemischeabsorptie-experimententekunnenuitvoerenmetproefpersonen,de‘ManInSimulantTest’[7].HetInstituteofTextileTechnology(ITT)werddoordetextielindustriein1944opgerichtenisaanNCSUverbonden[8].Ditinstituutsteltzichtendoelombeurzenaanstudententeverlenen,coöperatiefonderzoekteondersteunenenominformatieopeencentraalpuntteverzamelen.

EenvoorbeeldvanmultidisciplinaironderzoekdatopNCSUplaatsvindtishetopzettenvaneendatabasevanvezelsenvervenvoorforensisch‘traceevidence’-onderzoek.HetComparativeFinishedFiberAnalyticalDatabase(COMFFAD)projectwordtdoorhetNationalInstituteofJusticegefinancieerdenmaaktgebruikvanchromatografieenmassaspectrometrieomdechemischesamenstellingendeconcentratievanverfinvezelstebepalen[9].

Inseptember2012gingNCSUeenmeerjarigesamenwerkingaanmetdeEastmanChemicalCompany[10].Eastmandraagtinzesjaartienmiljoendollar(7,7miljardeuro)bijaandeontwikkelingvanhetEastmanChemicalCompanyCenterofExcellence(ECCE).DaarnaastzalhetEastmanInnovationCenter(EIC)laborato-riumin2013wordengebouwd,waarhetbedrijfookzelfeenvasteplekopdeonderzoekscampusvandeNCSUkrijgt.Verschillendeafdelingenzullendeelnemenaandeeersteprojectenvanonderzoekssa-menwerkingviahetopeninnovatie-model,waaronderhetCollegeofTextilesenhetNonwovensInstitute.

Flexibele, lichtgevende technolo-gie van Oryon

MaarookbuitendeCarolinaswordeninteressantetextielengemaakt,bijvoor-beeldOryonTechnologies,Inc.uitTexas[11].OryonontwikkeldehetgepatenteerdeELastoLite®,eendun,flexibel,vouwbaar,enwaterwerendverlichtingssyteemdatverwerktkanwordeninverschillendeapplicaties.Hetbedrijfisineersteinstantiegerichtoptextiel,sport-enveiligheidskle-dingenmembraanschakelaars.ElastoLiteiseenmeerlaagspolymeerfilmdiemetbehulpvanfosforelektrischeenergieomzetinlicht.Hetproductproduceertgeenwarmte,isenergie-efficiëntenheeftgeenexternelichtbronnodigzoalsdatbijreflectiematerialenwelhetgevalis.Delichtbronkanopvrijwelelkmateriaalwordengeprint,waaronderstof,leerenvinyl.Hetmateriaalismachinewas-endroogbaar.

Momenteelwordthetmateriaalveelvuldiggebruiktinmobieletelefoons,bijvoor-beeldondertoetsenboorden.Daarnaastkanhetinallerleikleurenenvormenwordengemaakt.In2010werdElastoLite

Figuur ElastoLite® van Oryon Technologies Inc. bestaat uit meerdere lagen materiaal en is verwerkbaar in textielen applicaties.Bron: http://www.oryontech.com/elastolite/elastolite-overview


http://www.oryontech.com/elastolite/elastolite-overview

Verenigde Staten en Canada | Steeds meer techniek in Noord-Amerikaans textiel

verwerktindekostuumsvoordeDisneyfilm‘Tron:Legacy’.NaaraanleidingvandefilmontwikkeldeAdidassamenmetOryonschoenenwaarinhetElastoLiteisgebruiktomeenfuturistischehigh-techlooktecreëren.

Bronnen • [1]CanadianTextileTechnologyRoadmap.Tabel5

oppagina33geeftvoorbeeldenvanbedrijvenin

dezesectorinCanada,http://tinyurl.com/

cyxgtnk.

• [2]CanadianTextileTechnologyRoadmap-

Actionplan:http://tinyurl.com/8ozstfb.

• [3]Ten4BodyArmor:http://www.ten4bodyar-

mor.com/

• [4]Coalision:http://www.coalision.com/about/

• [5]TheNationalTextileCenter:http://www.

ntcresearch.org/mission.htm

• [6]TextileProtectionAndComfortCenter:http://

www.tx.ncsu.edu/tpacc/

• [7]ManInSimulantTest:http://tinyurl.com/

btlv342.

• [8]InstituteofTextileTechnology:http://www.itt.

edu/

• [9]ComparativeFinishedFiberAnalytical

Database:http://tinyurl.com/c88bljm.

• [10]NCStateSignsInnovativeResearch

AgreementWithEastmanChemicalCompany:

http://tinyurl.com/bww4jpa.

• [11]OryonTechnologies,Inc.:http://www.

oryontech.com

Meer informatieKarinLouzada


IA Verenigde Staten

Figuur ElastoLite® verwerkt in Adidas sneakers. Bron: http://www.nicekicks.com/2010/08/oryon-tron-legacy-adidas/


http://tinyurl.com/cyxgtnk

http://tinyurl.com/cyxgtnk

http://tinyurl.com/8ozstfb

http://www.ten4bodyarmor.com/

http://www.ten4bodyarmor.com/

http://www.coalision.com/about/

http://www.ntcresearch.org/mission.htm

http://www.ntcresearch.org/mission.htm

http://www.tx.ncsu.edu/tpacc/

http://www.tx.ncsu.edu/tpacc/

http://tinyurl.com/btlv342

http://tinyurl.com/btlv342

http://www.itt.edu/

http://www.itt.edu/

http://tinyurl.com/c88bljm

http://tinyurl.com/bww4jpa

http://www.oryontech.com/

http://www.oryontech.com/

http://www.nicekicks.com/2010/08/oryon-tron-legacy-adidas/

http://www.nicekicks.com/2010/08/oryon-tron-legacy-adidas/

The Netherlands | Artikel naamVerenigde Staten en Canada | Steeds meer techniek in Noord-Amerikaans textiel Verenigde Staten en Canada | Zelfherstellende materialen in Noord-Amerika

Zelfherstellende materialen in Noord-Amerika

SamenvattingWatzouermooierzijndannooitmeernaardegaragehoevenalsjeautokrassenheeft?Datzichgeenroestvormtindekrassenopeenschip?OfdatdekrassenophetschermvanjeiPhoneofjebrilleglazenvanzelfweerweggaan?Hetklinktfuturistisch,maarhetisvandaagalmogelijkmetbehulpvanzelfherstellendematerialen.Erzijnverschillendemanierenwaaropeenmateriaalzichzelfkanherstellen.Erisookveelvariatieindetoepassingvandebetreffendematerialen.Sindsdeeerstegrotedoorbraakinzelfherstellendematerialenin2001doordeUniversiteitvanIllinoiszijnergrotestappengezetinhetonderzoeknaarendetoepassingvandezematerialen.Wieweetwatdetoekomstnoggaatbrengen?Hetisomtebeginnenbelangrijkomhetverschiltussenzelfherstellendeenherstellendematerialenaantegeven.Bijherstellendematerialenisereenexternestimulusnodigomhethelingsprocesingangtezetten,indevormvanwarmte,lichtofdruk.Bijzelfherstellendematerialentreedthetherstelprocesdirectinwerkingalshetmateriaalbeschadigdraakt.Kunststoffenkunnenopverschillendemanieren(zelf )herstellendzijn,afhankelijkvanhetsoortkunsttof.

ThermoplastenEenvoorbeeldvanherstellendematerialenzijnthermoplasten-kunststoffendiebijverhitting(weer)zachtworden.Hetvoordeelvandezematerialenisdatzemakkelijktevormenenherbruikbaarzijn.Nadeelisdatzebijbrandofsterkeverhittingsmeltenendaardooreenveiligheidsrisicovormen.Bepaaldethermoplasti-schematerialenkunnenherstellennatoevoegingvanwarmte,UV-lichten/ofdruk.Ditveroorzaaktmoleculaireversmelting(Diels-Alderreactie),waardoordebeschadigingweerverdwijnt.[1]

UV-lichtMomenteelonderzoektdeUniversityofSouthernMississippieenmateriaaldatroodverkleurdbijbeschadiging.Nahetbeschijnenvandebeschadi-gingmetUV-licht,zoalszonlicht,envariatiesinpHoftemperatuurherstelthetmateriaaldoormoleculaireversmeltingenverdwijntookderodekleur.[4,5&6]

Draadversterkte vormgeheugenlegering Doorhettoevoegenvanvormgeheugenlegeringdradenaaneenmateriaalkanditmateriaalnavervorming‘uitzichzelf ’weerindeoorspronke-lijkevormkomen.Hetmateriaalkangrotetrekkrachtenaan,zonderblijvendtedeformeren.Dedradentrekkensamenalszeverhitworden.Alsdradenmetvormgeheugenaaneen(zelf )herstellendmateriaalwordentoegevoegd,verkleintditdehoeveelheidherstellendestofdienodigisomdescheurtevullendoordatdedradendescheural‘dichtduwen’.

DeSyracuseUniversityinNewYorkstateonder-zoektmomenteeleencoatingdiegebruikmaaktvanherstellendmateriaalondersteunddoorvormgeheugenmateriaal(SMASH).Decoatingbestaatuitthermoplastischemicrovezels(bijvoor-beeldpolyε-caprolactone,PCL)diewillekeurigverdeeldzijnineenvormgeheugenpolymeermatrix(bijvoorbeeldepoxy).Metbehulpvanverhittingvanhetmateriaalbovendesmelttempe-ratuurvandemicrovezelsendetransitietempera-tuurvandematrixwordenertweegebeurtenisseninganggezet.Teneerstehersteltdematrixzichmetbehulpvandeopgeslagenenergie(warmte),descheursluit.Tentweedesmeltendemicrovezelswaardoordeovergeblevenscheurzichvultmethersteldmateriaal,descheurwandenhechtenzich.[10]

ThermohardersThermohardersdaarentegenzijnkunststoffendiebijverhittinghardblijvenenhunvormbehouden.Nadeelisdatzeniethergebruiktkunnenworden,brosserzijndanthermoplastenenlastigterepareren.Ditbiedtgoedekansenvoorzelfherstel-lendesystemen.Erzijnglobaaldriegroepenzelfherstellendesystemen,teweten:• herstellendestoffeninmicrocapsules,• holleglasvezelsystemenen• 3Dmicrokanaalstructuren

Herstellende stoffen in microcapsulesBijeensysteemmetherstellendestoffeninmicrocapsulesishetthermohardendemateriaalgemixtmetmicrocapsulesgevuldmeteen


Verenigde Staten en Canada | Zelfherstellende materialen in Noord-Amerika

herstellendestof.Ookbevatdemixzogehetenkatalysator-deeltjes.Bijscheuringofdelaminatiebrekendemicrocapsulesenkomtdehestellendestofinaanrakingmetdeingebeddekatalysator-deeltjes.Daardoorwordtdebeschadigingweeropgevuldmetuitgehardmateriaal.Erkunnenooktweesoortenmicrocapsulesinhetmateriaalgemixtworden,éénmetherstellendestofenéénmeteenkatalysa-tor(ziefiguur1a).[1]Alsherstellendestofenkatalysatorwordenvaakbepaaldecombinatiesgebruikt,bijzowelhetmicrocapsulesysteemalsbijhetholleglasfibersysteemende3Dmicroka-naalstructuren.Inonderstaandetabelstaandemeestgebruikteherstellendestof-katalysatorcombinatiesbeschreven.

Holle glasvezelsystemenBijholleglasvezelsystemenwordthetthermohardendemateriaalgemixtmetholleglasvezelsgevuldmetherstellendestof.Alsdezestukgaanlatenzeharsen/ofverhardervrij.Daardoorwordtdeontstanescheurweergevuld.Sommigeholleglasvezelsbevattenhars,andereverharder.Hetkanookzijndatdevezelsharsbevattenendatdeverharderalsmicrocapsulesinhetthermohardendemateriaalzijnverwerkt.(ziefiguur1b).Voordeelvandezemethodeisdespecifiekesterkteenstijfheidvanmateriaaldatversterktismetholleglasvezels.Vezelversterktmateriaalisminderbestandtegenstootbelasting,diedelaminatiekanveroorzaken.Vervangingvandevezelsdoorholleglasvezelsmetzelfherstellend

materiaallostditprobleemopdoordathetmateriaalzichzelfnastootbelastingrepareert.

3D microkanaalstructuren Hetsysteemvanhetverwerkenvan3Dmicrokanaalstructurenineenmatrixisgebaseerdopbiologischezelfherstellendestructuren,zoalsdemenselijkehuid.Bij3Dmicrokanaalstructuren wordtmetbehulpvaneenverwijderbare3Dmicrokanaal-structuurvan‘offervezels’(zoalspolylacticacid,PLA)eennetwerkinhettermohar-dendemateriaalgecreëerd.(ziefiguur1c)(PLA)offervezelswordeninde3Dstructuurgewevendieingebedwordenineenmatrix(bijvoorbeeldepoxy).DoorverhittingvandezecomposietverdampthetPLA,naverwijderingblijftereennetwerkvanhollekanaaltjesachterindematrix.Ditnetwerkkangevuldwordenmetzelfherstellendestofeneenkatalysatorofmetalleendezelfherstellendestofendekatalysatorgemixtdoorhetthermohardendmateriaal.[9]Hetisookmogelijkdekatalysatoralstopcoatingaantebrengenophetmateri-aal.[11]Grootvoordeelvandezemethodeisdathetmateriaalzichzelfmeerdaneensopdezelfdeplekkanrepareren.Hetaantalkeerdathetmateriaalzichzelfopdezelfdeplekkanherstellenhangtafvandeeindigehoeveelheidzelfherstellendestofenkatalysatorinhetmateriaal.MomenteellooptereenonderzoekaandeUniversityofIllinoisatUrbana-Champaignomeensysteemteontwikkelendatvooreenconstanteaanvoervandezelfherstellendestofendekatalysatorzorgt.Daarmeekanhetmateriaalzichzelfinprincipeeenoneindigaantalkerenherstellen.[2]

Onderzoek en ontwikkeling in Noord-Amerika

ErzijnverschillendeuniversiteitenindeVerenigdeStatenenCanadadiezelfherstel-lendematerialenonderzoeken,vooralinhetnoordoostenaandeoostkustvandeVerenigdeStaten.DegrootsteisdeUniversiteitvanIllinoisinUrbana-Champaign.

Universiteitendieonderzoekdoennaarcementachtige composieten en betonzijn:• DukeUniversity,DurhamNC:Centerfor

BiomolecularandTissueEngineering

Figuur 1. A. Zelfherstellend materiaal bestaande uit microcapsules met herstellende stof en katalysatordeeltjes geïntegreerd in een polymeer matrix. (i) Schade veroorzaakt door scheurvorming in de matrix. (ii) Scheur opent de microcapsules en de vloeibare herstellende stof komt vrij in de scheur. (iii) De herstellende stof polymeriseert na contact met de geïntegreerde katalysator, waardoor de scheur gesloten wordt. (iv) Typisch SEM beeld van ureum-formaldehyde microcapsules die dicyclopentadieen bevatten, bereid door emulsiepolymerisatie in situ micro-inkapseling. B. (i) Schematische weergave van zelf herstellende concepten voor holle glasvezel polymeer matrix composieten. Gebruik van eendelig hars (bovenste weergave), tweedelig hars en verharder (middelste weergave) of hars met een katalysator/verharder (onderste weergave). (ii) Typisch scanning elektronenmicroscopie (SEM) beeld van holle glasvezels. C. Zelfherstellend materiaal met 3D microkanaalstructuren. (i) Schematische weergave van een capillair netwerk in de dermis huidlaag met een snee in de epidermis huidlaag (ii) Schematisch diagram van een zelfherstellende structuur bestaande uit een microvasculair substraat en een brosse epoxy coating met ingesloten katalysator. (iii) Optische beeld van het 3D-microvasculaire netwerk ingebed in een epoxy matrix. (Aïssa et al., Advances in Materials Science and Engineering [1])


Land | Artikel naamVerenigde Staten en Canada | Zelfherstellende materialen in Noord-Amerika Verenigde Staten en Canada | Zelfherstellende materialen in Noord-Amerika

• UniversityofMichigan,AnnArborMI:DepartmentofCivilandEnvironmentalEngineering

Universiteiteneninstellingendieonderzoekdoennaarmetalenenlegerin-genzijn:• UniversityofFlorida,GainesvilleFL:

MaterialsDesignandPrototypingLaboratory(DepartmentMaterialsEngineering)

• NASA-KennedySpaceCenter,FL:CorrosionTechnologyLaboratory

• USArmyCorpsofEngineers-ConstructionEngineeringResearchLaboratory,ChampaignIL:EngineerResearchandDevelopmentCenter(ERDC-CERL)

Universiteiten,bedrijveneninstellingendieonderzoekdoennaarcomposieten en polymeren zijn:• UniversityofIllinoisatUrbana-

Champaign,IL:BeckmanInstituteforAdvancesScienceandTechnology,DepartmentofMaterialsScience&Engineering,DepartmentofMechanicalScienceandEngineering,DepartmentofAerospaceEngineering,DepartmentofChemistry,DepartmentofCivilandEnvironmentalEngineering

• CUAerospace,ChampaignIL• DukeUniversity,DurhamNC:

DepartmentofChemicalandBiologicalEngineering,DepartmentofChemistryandCenterforBiologicallyInspired

MaterialsandMaterialsSystems• USArmyResearchLaboratory,Aberdeen

ProvingGroundMD:RodmanMaterialsResearchCenter(RDRL-WMM-GofC)

• USArmyResearchLaboratory,AdelphiMD• SyracuseUniversity,SyracuseNY:

BiomedicalandChemicalEngineering,SyracuseBiomaterialsInstitute,MechanicalandAerospaceEngineering

• DrexelUniversity,PhilidelphiaPA:DepartmentofChemicalandBiologicalEngineering

• MontanaStateUniversity,BozemanMT:MechanicalandIndustrialEngineering

• IowaStateUniversity,AmesIA:DepartmentofMaterialsScienceandEngineering,AmesLaboratory

• CaseWesternReserveUniversity,ClevelandOH

• UniversityofSouthernMississippi,HattiesburgMS:SchoolofPolymersandHighPerformance

Universiteiten,bedrijveneninstellingendieonderzoekdoennaar toepassing in de ruimtevaart zijn:• ConcordiaUniversity,MontrealQuebec,

Canada:ConcordiaCentreforComposites(DepartmentofMechanicalandIndustrialEngineering)

• McGillUniversity,MontrealQuebec,Canada:ShockWavePhysicsGroup(DepofMechanicalEngineering)

• MPBTechnologiesInc–MontrealQuebec,Canada

• MontanaStateUniversity,BozemanMT:MechanicalandIndustrialEngineering

• NASA-KennedySpaceCenter,FL:CorrosionTechnologyLaboratory,ChemicalAnalysisBranch,ESC-QinetiQNorthAmerica

• UniversityofIllinois,UrbanaIL:DepartmentofMaterialsScience&Engineering,DepartmentofAerospaceEngineering

• CUAerospace,ChampaignIL

Universiteiten,instellingenenbedrijvendieonderzoekdoennaarschadedetectiebijzelfherstellendematerialenzijn:• UniversityofVermont,BurlingtonVT:

SchoolofEngineeringandAppliedScience(DepartmentMechanicalEngineering)

• UniversityofCalifornia,LosAngelesCA• SensorMetrix,SanDiegoCA• nanoComposix,SanDiegoCA• LosAlamosNationalLaboratory,Los

AlamosNM:PhysicsDivision

Als draden met vormgeheugenlegering aan een zelfherstellend materiaal worden toegevoegd, verkleint dit de hoeveelheid herstellende stof die nodig is om de scheur te vullen doordat de draden de scheur al ‘dichtduwen’.

ToepassingenEenspin-offvandeUniversiteitvanIllinois,AutonomicMaterialsbiedtdrieverschillendezelfherstellendemateriaalsy-stemenaanvoorcoatings,namelijkvoorelastomeren,thermohardersenpoeder-coating.Hetsysteemisgebaseerdopdeverwerkingvantweesoortenmicrocapsu-lesdoordecoating.Detoepassingsmoge-

Tabel 1. Zelfherstellende chemicalien die vaak gebruikt worden bij de microcapsule methode. (Aïssa et al., Advances in Materials Science and Engineering [1])

Herstellende stof Katalysator Reactie die optreed

Dicyclopentadine (DCPD) Grubbs’ katalysator Ring-opening metathesis polymerization

5-Ethylideen-2-norborneen (ENB)

Grubbs’ katalysator Ring-opening metathesis polymerization

Epoxy Amine-katalysator Polycondensatie

HOPMDS (hydroxyl end functionalised Polydimethylsiloxane) met PDES (Polydiethoxysiloxane)

Di-n-butyltin dilauraat-katalysator

Polycondensatie

Styrene-based system Cobalt napthenate, dimethylaniline

Radical Polymerization


Verenigde Staten en Canada | Zelfherstellende materialen in Noord-Amerika

lijkhedenzijnlegio:opvliegtuigen,machine-onderdelen,boten,composieteneninwaterzuiveringsinstallatiesbijvoor-beeld.[3&7]Doordeduizelingwekkendekostenalsgevolgvancorrosieisergrotebehoefteaanintelligentecoatings,dieextraeigenschap-pentoevoegenaancoatings.LunaInnovationswerktaaneencoatingdiedelevenscyclusvanstaalconstructies,voertuigenengepantserdevoertuigenkanverlengen.Dezecoatingreageertopschadedoorhetvrijgevenvanfilm-vormersomdeschadezelfteherstellenendoorhetvrijgevenvancorrosieremmers.HetLuna-teamcombineertcorrosiepreventie,watergedragenharsencoatingchemiemetbehulpvanmicrocapsulesomeencoating-systeemteontwerpendatmeerdereschadesopdezelfdelocatiekanrepareren.[8]Erzijnveletoekomstigetoepassingsmoge-lijkhedenvoordeinditartikelbeschrevenzelfherstellendematerialen,maaropditmomentwordennogmaarweinigvandezematerialenindeVSgrootschaligindepraktijktoegepast.Wezullennogevenmoetenwachtentoteenzelfherstellendeauto,brilofiPaddenormaalstezaakvandewereldis,maardemogelijkhedenvoordetoekomstzijniniedergevalveelbelovend.

Bronnen • [1]Self-HealingMaterialsSystems:Overviewof

MajorApproachesandRecentDeveloped

Technologies,AdvancesinMaterialsScienceand

Engineering,Volume2012(2012),ArticleID

854203http://tinyurl.com/8gbf5ex

• [2]Self-healingmaterialstakecuefromnature,

BBCNews,29September2011http://tinyurl.

com/9hn6suk

• [3]AutonomicMaterialswww.autonomicmateri-

als.com

• [4]Coatingsthat‘self-heal’insun,BBCNews,12

Maart2009http://tinyurl.com/dxxgd8

• [5]PlasticthatSELF-REPAIRSusinglight

unleashedbyprof,TheRegister,27Maart2012

http://tinyurl.com/8h63lwe

• [6]WhenHurt,Self-HealingPlasticsTurnRed,

DiscoveryNews,26Maart2012http://tinyurl.

com/8h5tc8m

• [7]FirstSelf-HealingCoatings:Apaintadditive

willprotectcars,bridges,andshipsfrom

corrosion,TechnologyReview,12Dec2008http://

tinyurl.com/9cm7brd

• [8]LunaInnovationshttp://tinyurl.com/8mnqkx2

• [9]H.Dongetal.,Microvascularcomposited

fabricatedfromsacrificialfibers.Third

InternationalConferenceonSelf-healing

matirials,ICSHM27-29juni2011,Bath,United

Kingdomhttp://tinyurl.com/9gh5886

• [10]X.Luoetal.,Shapememoryassisted

Self-Healingcoatings.ThirdInternational

ConferenceonSelf-healingmatirials,ICSHM

27-29juni2011,Bath,UnitedKingdomhttp://

tinyurl.com/97tx9hu

• [11]Plasticthathealsitself:Researchershave

developedanewmaterialcanfillinitsown

surfacecracks.TechnologyReview,11juni2007

http://tinyurl.com/8hb4kbu

Meer informatieJantiennevanderMeij-Kranendonk


IA Verenigde Staten


http://tinyurl.com/8gbf5ex

http://tinyurl.com/9hn6suk

http://tinyurl.com/9hn6suk

http://www.autonomicmaterials.com

http://www.autonomicmaterials.com

http://tinyurl.com/dxxgd8

http://tinyurl.com/8h63lwe

http://tinyurl.com/8h5tc8m

http://tinyurl.com/8h5tc8m

http://tinyurl.com/9cm7brd

http://tinyurl.com/9cm7brd

http://tinyurl.com/8mnqkx2

http://tinyurl.com/9gh5886

http://tinyurl.com/97tx9hu

http://tinyurl.com/97tx9hu

http://tinyurl.com/8hb4kbu

The Netherlands | Artikel naamVerenigde Staten en Canada | Zelfherstellende materialen in Noord-Amerika Verenigde Staten en Canada | Gebruik van lichtgewicht materialen in voertuigen

Gebruik van lichtgewicht materialen in voertuigen

Op1augustus2012verscheenhetrapport‘AdvancingTechnologyforAmerica’sTransportationFuture’,geschreveninopdrachtvanSecretaryChuvanhetAmerikaanseDepartmentofEnergy(DoE).Hetrapport,waaraandriehonderdexpertstweejaarhebbengewerktgewerktadviseertSecretaryChuovertoekomstigevoertuigtechnologie.Lichtgewichtmaterialenkrijgenhiereenbelangrijkerol,omdathetminderenergievraagtomeenlichtervoorwerpteversnellen.

SchattingenvanhetDoEgevenaandateengewichtsreductievantienprocentleidttotzesàachtprocentminderbrandstofverbruik-endusminderemissie.OnderleidingvanhetDoEhebbenverschillendeorganisatiesonderzoeksprogram-ma’sophetgebiedvanlichtgewichtmaterialenvoordeautomobielindustrieopgezet.Hetdoelisdeontwikkelingenvalidatievangeavanceerdematerialenenproductietechnologieënomzoveilig,duurzaamenkostentechnischverantwoordeensignificantegewichtsreductietebereiken.

Gewichtsreductiekanopkortetermijnwordenbereiktdoorzwarestalenonderdelentevervangendoorhoog-sterktestaal,aluminium,titaniumenglasvezelversterktecomposieten.Voordezematerialenzijndeeigenschappenenproductie-processenalverdoorontwikkeld.Voorverderegewichtsreductieoplangeretermijnkomen

geavanceerdematerialenzoalsmagnesiumenkoolstofvezelversterktematerialeninbeeld.Dievragennoguitgebreidonderzoekomeenbeterbegripvandemateriaaleigenschappentekrijgenenomkostenreductiestebereiken.Figuur1:Typischesamenstellingvanmaterialeninauto’svanvroeger,nuenindetoekomst-Bron:U.S.DepartmentofEnergy1geefteeninschattingvanhetgebruikvanverschillendetypenmaterialenineenautovroeger,nuenindetoekomst.

Tweeanderefactorenspelennogeenrolbijgewichtsreductie.Bijeenanderemateriaalkeuzeisookoptimalisatievanhetontwerpvoorditnieuwemateriaalmogelijk.EenmooivoorbeeldhiervanwordtgegeveninFiguur2:Voorbeeldvangewichts-reductiedoorvervangenvanhetmateriaalenveranderingvanhetontwerp–Foto’sU.S.DepartmentofEnergy2.Daarnaastiserdezogeheten‘massdecompounding’,hetconceptdatgewichtsreductievanéénonderdeelervoorzorgtdatandereonderdelenlichterwordenuitgevoerd.Volgensverschillendestudieskanditdertigtothonderdprocentextragewichtsreductieopleveren.

Bijdeontwikkelingvannieuwematerialenenprocessenheeftdeautomobielindustriespecifiekeeisen.Dezekunnensterkverschillenvananderesectorendielichtgewichtmaterialengebruiken,zoalsbijvoorbeelddelucht-enruimtevaartsector.TheMinerals,MetalsandMaterialsSocietyidentificeerdevierproblemendiemomenteelvantoepassingzijnop(meerdere)lichtgewichtmaterialenindeautomobielsector:• Slechteweerstandtegencorrosieenslijtage• Gebrekaantechnologieomverschillende

soortenmaterialenteintegreren• Gebrekaansnelleenkosteneffectieve

productieprocessen• Gebrekaanmogelijkhedenvoorinsitu

schade-detectie

Figuur 1: Typische samenstelling van materialen in auto’s van vroeger, nu en in de toekomst - Bron: U.S. Department of Energy


Verenigde Staten en Canada | Gebruik van lichtgewicht materialen in voertuigen

Drie vooraanstaande partijenVoordeontwikkelingvanlichtgewichtmaterialenvoordeautomobielsectorzijnverschillendepartijenindeVSbelangrijk.HetNationalCenterforManufacturingSciences(NCMS)iseenorganisatiewaarindeAmerikaanseindustriegezamenlijkaaninnovatieswerkt.HetNCMSheefteenspecifiekLightweightAutomotiveMaterialsProgram(LAMP).USCARiseenjoint-ven-turetussenChrysler,FordenGeneralMotors,waarindedriegroteAmerikaanseautofabrikantengezamenlijktechnologieontwikkelen.BinnenUSCARiserhetAutomotiveMaterialsPartnership(AMP),meteenonderzoeksprogrammavoorcomposietenenéénvoormetalen.HetNationalOakRidgeNationalLaboratory

(ORNL)enhetPacificNorthwestNationalLaboratory(PNNL)hebbenelkookverscheideneonderzoeksprogramma’sopditgebied.

Hoogtepunten ontwikkelingen - Metaal

EenafgerondprojectbinnenLAMPmetonderandereBMW,DassaultSystèmesenClemsonUniversity,keeknaardemoge-lijketoepassingvantitaniumindeautomobielsector.Bijdekeuzevoortitaniummoetendesuperieuresterkte-gewichtsverhoudingencorrosie-weerstandafgewogenwordentegendehogemateriaal-enproductiekosten.Uithetonderzoekbleekdatdetotalelevensduur-kostenvaneentitaniumonderdeelgelijk

liggenaandievandehuidigemetalenonderdelen.Hetgebruikvantitaniumisdaaromeconomischhaalbaaromdemassavaneenvoertuigteverminderen.Helaasligthetnadeelvandehogerekostenbijdeproducent,terwijldevoordelenbijdegebruikerliggen;minderonderhoudenlagerbrandstofverbruik.Hetomlaagbrengenvandemateriaalkostenkanwellichtwordenbereiktdooralternatievetitaniumlegeringentegebruiken.Deproductiekostenkunnenmogelijkomlaagdoorbeteresimulatievanhetproductie-proces.Verderonderzoekzalzichopdezetweefocusgebiedenrichten.

EenlopendprojectbijhetPNNLkijktnaardevervormbaarheidvanaluminium.Sterkevervormingvanaluminiumvergtmomen-teelconcessiesaanmechanischeeigen-schappen,waarondersterkte.Binnenditprojectwordteenaerodynamischealuminiumdakconstructieontwikkeld.Hiervoormoetdevervormbaarheidvanaluminiumvanzestiennaarveertigprocentwordengebracht,zonderdemechanischeenafwerkingseisenteverminderen.Bijhetonderzochteproductieprocesgebeurtdeinitiëlevervormingopeenhogeretemperatuurendeafwerkingbijkoudetemperatuur.Deeersteresultatenmetproefstukjeszijnveelbelovend.

Hoogtepunten ontwikkelingen - Composieten

Recentwerdeenin2006gestartgrootAMP-projectafgerond.Binnenditprojectwerdeenonderstelvancomposietontworpenengeproduceerd.Hetresultaatwaseengewichtsreductievan31procent.Omditondersteltekunnentoepassenwerdeeninnovatievelasmethodeontwikkeldvoordeassemblage.Hiernaastleverdehetprojecteencomposietstoelop,weergegeveninFiguur3:Composietstoel-Source:USCAR3.Hetresultaatwaseengewichtsreductievan23procenttenopzichtevandehuidigestalenstoel.Deproductiekostenvanbeideonderdelenwarennogweltehoog.Ditprojectbetrofvoornamelijkeenproof-of-concept,deindividuelepartijenbekijkennuelkapartdevervolgstappen.

Figuur 2: Voorbeeld van gewichtsreductie door vervangen van het materiaal en verandering van het ontwerp – Foto’s U.S. Department of Energy

Figuur 3: Composiet stoel - Source: USCAR


Land | Artikel naamVerenigde Staten en Canada | Gebruik van lichtgewicht materialen in voertuigen Verenigde Staten en Canada | Gebruik van lichtgewicht materialen in voertuigen

EenhuidigprojectbinnenLAMPheeftalsdoelomultralichtgewichtcomposietsandwichpanelenteontwikkelen.Sandwichpanelenbestaanuiteenlichtge-wichtkernmeteensterkehuid(zieFiguur4).Ditsoortpanelenwordenalvaakgebruiktindelucht-enruimtevaartsector.Voordeautomobielsectorzijnzenognauwelijksonderzocht.DoortoepassingvanComputer-AidedEngineering(CAE)endoorhettoepassenvannieuwecombinatiesvanmaterialenvoorkernenhuidishetdoeleengewichtsbesparingvanzestigprocent.

Composietenbiedendemogelijkheidomookanderedanstructurelefunctiestevervullen.Ditmaaktanderesystemenoverbodig,watleidttotverderegewichts-besparing.EenlopendprojectbinnenLAMPwildezeeigenschapgebruikeneneenstructureellichtgewichtcomposietonderdeelteontwikkelendatcommunica-tiesignalenkandoorgeven.Ditwillendeonderzoekersbewerkstelligendooroptischevezelsinhetcomposietteintegreren.Dezeontwikkelingenzittenineenproof-of-conceptfase.Daarbijwordtvooralgekekenofhetproductieprocesendevervormingentijdenshetgebruikdeoptischekabelsnietbeschadigen.

Nieuwe voertuigconceptenNaastbovenstaandeontwikkelingendiezichmetnamerichtenophetlichtermakenvanbestaandevoertuigenbiedendenieuwematerialendemogelijkheidvolledignieuwevoertuigconceptenteontwikkelen.EenvoorbeelddaarvanisonderstaandeEdison2.MetdeelektrischaangedrevenEdison2hooptmeneenbrandstofverbruikvan450equivalentemijlpergallon(eMPG)tebehalen.Datisomgerekend191kilometerperliterbrandstof.Omditinprespectiefteplaatsen:dehybrideToyotaPriushaalt50MPG,(21km/liter)endeelektrischeNissanLEAF99eMPG(42km/liter).AlsdeprestatiesvandeEdison2bewaarheidwordenbetekentdatduseenenormesprongvooruit.

ConclusieDeVSerkentdevoordelenvanlichtgewichtmaterialenindeautomobielsector.Onderzoeksprogramma’sdiezichrichten

opdespecifiekevraagvanuitdezesectorlopenendeeerstesuccessenzijngeboekt.Grootschaligepraktijktoepassingvandezematerialenvraagtnogwelveelonderzoekenontwikkeling.

Bronnen• U.S.DepartmentofEnergy-Advancing

TechnologyforAmerica’sTransportationFuture

• U.S.DepartmentofEnergy-Materials

Technologies:Goals,StrategiesandTop

Accomplishments

• http://lamp.ncms.org/

• U.S.DepartmentofEnergy-Jaarverslag2011

VehicleTechnologiesProgram.

Meer informatieJasperKelderman,JohnvandenHeuvel


IA Verenigde Staten

Figuur 4: Sandwichpaneel

Figuur 5: de Edison2 Very Light Car


http://lamp.ncms.org/

Ditiseenpublicatievan:AgentschapNLNLEVDInternationaal

BezoekadresPrinsesBeatrixlaan22595ALDenHaagT(088)6021504Eianetwerk@agentschapnl.nl.www.ianetwerk.nlPostadresPostbus931442509ACDenHaag

©Rijksoverheid|november2012ISSN:1572-6045

AgentschapNLiseenagentschapvanhetMinisterievanEconomischeZaken.AgentschapNLvoertbeleiduitvoordiverseoverhedenalshetgaatomduurzaamheid,innovatieeninternationaal.AgentschapNLishétaanspreekpuntvoorbedrijven,kennisinstellingenenoverheden.Voorinformatieenadvies,financiering,netwerkenenwet-enregelgeving.

DedivisieNLEVDInternationaalstimuleertinternationaalondernemenensamenwer-keneneenpositievebeeldvormingvanNederlandinhetbuitenland.

IA NetwerkVoorNederlandsebedrijveneninstellingendieopdehoogtewillenblijvenvandeinternationaletechnologischeontwikke-lingen,iserNieuwsopMaat.ViaMijnAgNLkuntuzichdigitaalabonnerenopNieuwsopMaatenopdiemanieroverzichthoudenopinternationaleR&Dtrendsenontwikkelingen:https://www.agentschapnl.nl/nl/inlogs-cherm.BerichtenoverinternationaleR&D

entechnologischeontwikkelingenwordensamengestelddoordeInnovatieAttachés(IA’s),verbondenaandeNederlandseambassadesindeVerenigdeStaten,Canada,Japan,Korea,Taiwan,India,Singapore,China,Duitsland,Zwitserland,België(EU),Frankrijk,Israël,RuslandenBrazilië.IApublicatieiseenuitgavevanNLEVDInternationaal.OokkuntuInnovatieAttachéNetwerkvindenopLinkedIn:http://www.linkedin.com/pub/innovatie-attach%C3%A9-twa-netwerk/48/91b/987

Overname van artikelenOvernamevan(delenvan)artikelenistoegestaanmetbronvermelding.StuurtofmailtueenafdrukvandeovernameaanIA-thuisbasis.

Illustraties, tabellen en weblinksDekwaliteitvanillustraties,tabellenenweblinkskanbijhetpublicereninthemapublicatiesnietaltijdvoldoendegewaarborgdworden.Daaromtreftuinplaatsdaarvaneenverwijzingnaaronzewebsite,www.ianetwerk.nl.Verwijzingennaarweblinkskuntuterugvindenonderhetartikelofnieuwsitemvandebetref-fendepost.

Meer informatieHeeftuvragen,steluwvraagaandeIApostinuwregio.Verderopvindtudeadressen.Steluwvraagperbriefofe-maileninhetNederlands,bijvoorkeurviadewebsite:www.ianetwerk.nl.Geefookaaninwelkkaderenmetwelkdoeluzoektnaardebetreffendeinformatie.UkuntuwvraagookrichtenaandeIA-thuisbasisinDenHaag.DezestuurtdevraagdoornaardebetreffendeIA-post(en).

EindredactieBureauLorientCommunicatieB.V.

OntwerpTigges,strategie,concept,ontwerp,VijfKeerBlauw

Drukwerk en verzendingVijfKeerBlauw

Colofon


6 | Trendwatchers voor innovatie en technologie

IA Den Haag - ThuisbasisPrinses Beatrixlaan 2 | 2595 AL Den HaagPostbus 93144 | 2509 AC Den HaagHans Bosch, Lies Timorason, Wiwik Khohonggiem Ankie OverduinT 088 602 1504 E [email protected] W www.ianetwerk.nl

IA China 7 uur laterEmbassy of the Kingdom of the NetherlandsNetherlands Office for Science and Technology4, Liangmahe NanluBeijing 100600, ChinaJan Reint Smit, David Pho (Science Attaché / OCW)Jingmin Kan, Qing Ma (project officer)Maurits van Dijk (office manager)T +86-10-853 20259F +86-1085320302E [email protected] van Etten (Shanghai), Dirk Jan Boudeling (Shanghai)E [email protected] Wesseling (Guangzhou)E [email protected]

IA Duitsland & ZwitserlandBotschaft des Königreichs der NiederlandeBüro für Wissenschaft und TechnologieKlosterstrasse 50D-10179 BerlinWout van Wijngaarden, Joop GilijamseStefanie Streichan (office manager)T + 49 30 2095 6219F + 49 30 2095 6471E [email protected]

IA EUPermanent Representation of the Netherlands to the EU Research & Atomic Questions divisionAvenue de Cortenbergh 4-101040 BrusselBelgiëDave PietersT +32-2-679 1665secretariaat: +32 2 679 1527E [email protected]

IA FrankrijkAmbassade du Royaume des Pays-BasService pour la Science et la Technologie7 Rue EbléF-75007, ParisEric van Kooij, Joannette Polo-Leemreis, Elisabeth van Zutphen T + 33 1 40 62 33 33F + 33 1 40 62 34 56E [email protected]

IA India 3.30 uur laterEmbassy of the Kingdom of the NetherlandsNetherlands Office for Science & Technology6/50-F, Shantipath, Chnakyapuri,New Delhi- 110 021IndiaJelle Nijdam, Vikas Kohli (assistent)T +91 11 24197625 direct ofalgemeen +91 11 24197675M +91 9873076764F +91 11 24197710E [email protected] Jan Frerichs (Mumbai)E [email protected]

IA Singapore 6 uur laterEmbassy of the Kingdom of the NetherlandsNetherlands Office for Science and Technology541 Orchard Road, 13-01Liat Towers Singapore 238881Susan van Boxtel, Susanne van Loon (assistent)T +65 67 39 11 11F +65 67 37 24 31E [email protected]

IA Tokio 7 uur laterEmbassy of the Kingdom of the NetherlandsNetherlands Office for Science and Technology3-6-3 ShibakoenMinato-ku, Tokio 105-0011JapanPaul op den Brouw, Rob Stroeks, Kugako Sugimoto, Kikuo Hayakawa , Mihoko Ishii (assistent)T +81 3 5776 5510F +81 3 5776 5534E [email protected]

IA Taiwan 6 uur later Netherlands Trade & Investment OfficeNetherlands Office for Science & Technology5F, No. 133, Min Sheng East Road Section 3, Taipei-105TaiwanKasper Nossent T +886 (0) 978122819E [email protected]

IA Rusland 2.00 uur laterEmbassy of the Kingdom of the NetherlandsNetherlands Office for Science and TechnologyKalashny pereulok 6 | 115127 | Moscow | Russian FederationRussiaJoyce Ten Holter T +7 495 797 29 69F +7 495 797 29 07E [email protected]

IA Verenigde Staten & CanadaWashington 6 uur vroegerEmbassy of the Kingdom of the NetherlandsNetherlands Office for Science & Technology4200 Linnean Avenue N.W.Washington DC 20008-3896, USARoger Kleinenberg, Karin Louzada, Martijn Nuijten Jantienne van der Meij (assistent), Gerda Camara (office manager)T +1 202 274 27 27F +1 202 966 07 28E [email protected]

IA San Francisco 9 uur vroegerNetherlands Office for Science and Technology1 Montgomery Street, Suite 3100San Francisco, CA 94104USARobert Thijssen , John van den Heuvel, Natasha Chatlein (assistent)T +1 415 2912080F +1 415 291 2049E [email protected]

IA Brazilië 5 uur vroeger Consulate General of the Kingdom of the NetherlandsNetherlands Office for Science & TechnologyAvenida Brigadeiro Faria Lima, 1779 - 3de verdiepingJardin Paulistano01452-001 São Paulo SPBrazilTheo Groothuizen T + 55 (0) 11 - 3811 3307F + 55 (0)11 - 3814 0802E [email protected]

IA Israël 1 uur laterEmbassy of the Kingdom of the NetherlandsOffice for Science and TechnologyBeit Oz, 13e verdieping 14 Abba Hillel Street / Ramat Gan 52506 P.O. Box 1967 / Ramat Gan 52118Tel Aviv Paul JansenT +972 (3) 75 40 744 direct of algemeen: +972 (0)3 7540 777E [email protected]


http://www.ianetwerk.nl









IA Special | november 2012

Advanced Materials

IA Special november 2012 IA Special - RVO.nl Materials... · 2013-08-07 · Voorwoord IA Netwerk -...

Documents

Transcript of IA Special november 2012 IA Special - RVO.nl Materials... · 2013-08-07 · Voorwoord IA Netwerk -...