In het dagelijks leven hebben we voortdurend met verschillende plastics te maken. Overal om ons heen komen we plastics tegen. Denk bijvoorbeeld aan verpakkingsmaterialen, flessen, flacons, kratten, tapijten en plastic draagtassen. Een leven zonder kunststoffen is in onze huidige maatschappij vrijwel ondenkbaar geworden. In 2014 werd er volgens Plastics Europe [1] wereldwijd maar liefst 311.000.000 ton aan kunststoffen geproduceerd, in 1950 was dit nog slechts 1.700.000 ton. Vanaf 1950 stijgt de wereldwijde productie van kunststoffen met gemiddeld 9% per jaar. Bij de huidige productiecapaciteit komt dit volgens Plastics Europe neer op gemiddeld 40 kg/jaar per hoofd van de wereldbevolking! Naar verwachting zal het gebruik van plastics verder toenemen naar gemiddeld 87 kg/jaar per hoofd van de wereldbevolking in het jaar 2050. In Nederland ligt het verbruik momenteel op gemiddeld 126 kg per inwoner. Maar volgens prognoses van VLEEM (Very Long Term Energy Environment Model) [2] zal dit groeien naar gemiddeld 220 kg per inwoner in 2050!! De toenemende vraag naar plastics wordt mede veroorzaakt omdat plastics op zich een gemakkelijk te verwerken materiaal is. Plastics zijn relatief goedkoop, hebben een lage specifieke dichtheid (t.o.v. bijvoorbeeld metalen), en zijn snel en gemakkelijk verwerkbaar.
De markt voor smart materials, een andere naam is dynamische materialen, groeit gestaag. Het Kenniscentrum Design en Technologie van Saxion helpt het midden- en kleinbedrijf met het toepassen van smart materials in producten. Saxion doet dit in het innovatieprogramma „Materialen in Ontwerp?, waarin wordt samengewerkt met de Verenigde Maakindustrie Oost, Industrial Design Centre, ontwerpbureau D 'Andrea en Evers en Syntens. Het innovatie-programma Materialen in Ontwerp staat onder leiding van de Saxion-lectoren Karin van Beurden, lector Product Design, en Ger Brinks, lector Smart Functional Materials en is gericht op het creëren van praktisch toepasbare kennis in door bedrijven aangedragen vragen en onderwerpen. Daartoe organiseert Saxion specifieke workshops en projecten, waarbij het experts, deskundigen en studenten inzet. Het innovatieprogramma wordt mogelijk gemaakt door gelden van RAAK SIA (Regionale Aandacht en Actie voor Kenniscirculatie).
MULTIFILE
A series of new, easily synthesized C60-fullerene derivatives is introduced that allow for optimization of the interactions between rr-P3HT and the fullerene by systematic variation of the size of the ester group. Two compounds gave overall cell efficiencies of 4.8%, clearly outperforming [60]PCBM which gives 4.3% under identical conditions.
Tijdens het eindevent en in de eindrapportage van het Flow4nano project zijn verschillende onderdelen geïdentificeerd die voor de verdere duurzame doorwerking van de resultaten, en het vergroten van de impact, gewenst zouden zijn. Met deze Top-up willen de verkregen kennis door ontwikkelen en volledige datasets genereren die daarna gepubliceerd kunnen worden om zodoende het onderzoeksveld en bedrijfsleven te informeren over het gecontroleerd maken van nanodeeltjes in flow reactoren. Tevens willen wij door middel van het verwerken van de resultaten in het onderwijscurriculum ook toekomstige generaties studenten inlichten over de mogelijke toepassingen van de in Flow4nano gemaakte materialen. 1. Duurzame doorwerking naar de beroepspraktijk In Flow4nano hebben we twee belangrijke resultaten gehaald die nog niet volledig ingezet kunnen worden in de beroepspraktijk, omdat er nog wat meer onderzoek nodig is en incomplete datasets volledige disseminatie tegenhouden. a) We hebben een flow reactor ontwikkelt die twee vloeistofstromen kan mixen. Om er zeker van te kunnen zijn dat deze reactor ook goed geschikt is voor het maken van nanodeeltjes zijn we begonnen de mixing in deze flow reactor, onder invloed van nanodeeltjes in de vloeistofstromen, in kaart te brengen. De volgende stap hierin is deze dataset compleet te maken en deze te dissemineren naar stakeholders uit de beroepspraktijk via de lectoraatsnieuwsbrief en een poster op het jaarlijkse Nanotechnology crossing borders symposium (organisatoren: TNO/Brightlands Materials Center, Zuyd Hogeschool en Universiteit van Hasselt). b) We hebben kristallijne ZrO2 nanodeeltjes gemaakt. Zo hebben we kunnen aantonen dat onze flow reactoren niet alleen heel precies TiO2 nanodeeltjes kunnen maken, maar bredere inzetbaarheid hebben. Ook hier moeten we de dataset compleet maken en zullen we de resultaten dissemineren naar de beroepspraktijk via de lectoraatsnieuwsbrief en een poster. 2. Duurzame doorwerking naar het onderzoek De resultaten die behaald zullen worden tijdens het in de “duurzame doorwerking naar de beroepspraktijk” paragraaf beschreven onderzoek zijn ook zeer relevant voor het onderzoeksveld. Het is het doel om tijdens het Top-up project deze resultaten te dissemineren in twee open access artikelen, naast de disseminatie naar onderzoeksstakeholders door disseminatie via de lectoraatsnieuwsbrief en de poster. 3. Duurzame doorwerking naar het onderwijs In de laatste maanden van het Flow4nano Pro project is besloten om een nieuw vak aan het programma van de Material Science afstudeerrichting toe te voegen en zodoende het curriculum van de Applied Science studie te verbeteren. Dit vak zal ingaan op de energietoepassingen van materialen (in bijvoorbeeld zonnecellen) en het principe van de optische folies, zoals gemaakt in het Flow4nano project, past hier goed in. Binnen dit Top-up project willen we een set lesmateriaal voor dit vak ontwikkelen.
Vanuit het bedrijfsleven is vraag naar het ontwikkelen van coatings met specifieke hoogwaardige eigenschappen. Een technisch haalbare en kosten efficiënte methode om dit te doen is door het inmengen van nanodeeltjes in coatings of in polymeren. Op dit moment is de beschikbaarheid (op grotere schaal) van hoogwaardige nanodeeltjes (grootte en deeltjesgrootte distributie) echter nog een knelpunt. Microreactortechnologie kan hiervoor een goede uitkomst bieden. In een microreactor kunnen reactiecondities zeer goed gecontroleerd worden en daardoor zal de reproduceerbaarheid goed zijn. Ook is het eenvoudig om een reactie in een microreactor op te schalen naar een groter volume. In het RAAK-MKB project Flow4Nano worden 2 sleutel technologieën van het lectoraat Material Sciences van Zuyd Hogeschool bij elkaar gebracht: nanotechnologie en microreactor technologie. In dit project zal de focus liggen op de toepassing van nanodeeltjes in optische coating voor zonnecellen en voor glastuinbouw. De toepassing in zonnecellen is een focus van het lectoraat Zonne Energie in de Gebouwde Omgeving van Zuyd. De toepassing in de glastuinbouw is een focus van de Hogeschool Arnhem Nijmegen in het lectoraat duurzame energie. De onderzoekvraag voor dit project is: “Can we produce nanoparticles with high specificity for use in advanced coatings and polymers with tailored functionalities for application in greenhouses and solar cells using (micro)flow?” De consortiumleden Zuyd Hogeschool / lectoraat material sciences (microreactor technologie / nanotechnologie), TNO/brightlands Material Centre (nanomaterialen voor energietoepassingen), Kriya Materials (producent nanodeeltjes) en Chemtrix (microflow apparatuur) zullen TiO2 en ZnO nanodeeltjes maken en karakteriseren. De consortiumpartners Zuyd / lectoraat Zonne-energie in de duurzaam gebouwde omgevingen HAN (lectoraat duurzame energie) zullen de geproduceerde nanodeeltjes testen in optisch actieve coatings voor toepassingen in zonne-energie en glastuinbouw respectievelijk. De consortiumpartner NanoHouse zal het stuk disseminatie op zich nemen.
Textiele toepassingen in de bouw/architectuur beginnen steeds relevanter te worden. Architecten en ontwerpers waarderen de driedimensionale vormvrijheid die door de lichtgewicht, flexibele materialen bewerkstelligd kunnen worden. Fabrikanten kunnen steeds meer functionaliteiten integreren, zoals elektronica en zonnecellen. Gebruikers zoals aannemers kunnen met textiele oplossingen meer duurzame en circulaire opties aanbieden. Ondanks deze potentie weten de bouw en textiel werelden elkaar nog onvoldoende te vinden. Om de mogelijkheden van nieuwe functionaliteiten en vrijheden voor lichtgewicht textiele oplossingen te verkennen, is dit consortium van innovatieve partijen vanuit diverse posities over de waardeketen van plan kennis en kansen te delen. In samenwerking met het gerenommeerde Jongeriuslab is dit KIEM project, in de vorm van een Pressure Cooker, de start van een project waarin concepten, ontwerpen en prototypes voor toepassingen in textiele architectuur vorm krijgen. De samenwerking tussen designers en onderzoekers en bedrijven maakt dit project extra innovatief. De pressure cooker bestaat uit 3 fases, de analytische fase, de ontwerpfase en de concept ontwikkeling. Dit zal beginnen en eindigen met een bijeenkomst van het hele consortium, en tussentijds zullen de bedrijven bezocht en betrokken worden bij de verschillende fases. Resultaten bestaan uit: - Eerste prototypes van textiele, recycleerbare en functionele materialen die op kortere of langere termijn beschikbaar zullen voor bouwtoepassingen. - Ontwikkelde concepten over hoe kunnen dergelijke materialen toegepast en onderworpen worden aan een realistische testomgeving. - Concrete (circulaire) businesscases die aantrekkelijk zijn voor zowel textiel- als bouwnijverheid en uitwerkingen voor welke uitdagingen, zowel technologisch als marketingtechnisch, deze zich geplaatst zien. - Projectplan waarin samenkomt hoe bovenstaand in de regio, met zowel textiele als bouwnijverheid, innovatiepartners bijeenbrengen in een aansprekend “open innovatie” project kunnen worden samengebracht.
