Download
1 / 28
280 likes | 504 Vues
Nanotechnologie: Engineering the future. GTSC-dag “Back to Basics” Nieuwegein 16-09-2009. Ruud Meijvogel Syntens; Innovatieadviseur Utrecht; Natuurwetenschap & Innovatiemanagement Energie & Materialen Nanotechnologie. Inhoud. Wat is nanotechnologie? Wat is er mogelijk?
E N D
Nanotechnologie: Engineering the future GTSC-dag “Back to Basics” Nieuwegein 16-09-2009
Ruud Meijvogel • Syntens; Innovatieadviseur • Utrecht; Natuurwetenschap & Innovatiemanagement • Energie & Materialen • Nanotechnologie
Inhoud • Wat is nanotechnologie? • Wat is er mogelijk? • Wat kun je ermee? (voorbeelden van toepassingen) • Wat is de potentie en wat gaat nanotechnologie voor jullie betekenen?
Wat is het niet? • - ‘Nano’ als synoniem voor klein, nieuw en innovatief • - Marketing • - Hype (wetenschap, overheden, bedrijven, markt) • - Subsidieaanvraag
Het begin! • Lezing: “There's plenty of room at the bottom” • Amerikaanse natuurkundige en Nobelprijswinnaar Richard Feynman (1959) • Chemische samenstelling en driedimensionale bouwplan bekend • Mogelijk de juiste bouwstenen op de goede plaats • “Nano-technology” • Norio Taniguchi (Tokyo; 1974) • Paper “Nano-technology”
Geen eenduidige definitie, maar wel overeenstemming op enkele punten • Wetenschap en technologie op het nanoniveau • (0,1 tot 100 nm) • Atomen en moleculen • Bestuderen, controleren en manipuleren van atomen, moleculen, deeltjes, structuren, processen en systemen met nano-afmetingen • Wetenschappelijke principes en nieuwe eigenschappen van deeltjes en structuren • Waarnemen en uitbuiten op micro- en macroniveau • Ontwikkelen van materialen en systemen met revolutionaire functies en prestatie • Deeltjes zo klein dat de eigenschappen van het oppervlak belangrijker worden dan de eigenschappen van het materiaal zelf • Interdisciplinair • Multidisciplinair • Bottom-up en top-down • Self-assembly
CdSe deeltjes (3-6 nm) • Nano-kristallen van halfgeleidermaterialen • Kwantumdots • Onder invloed UV-licht geeft hetzelfde materiaal een andere kleur
In de natuur geeft structuur kleur • Niet alleen kleurstof geeft kleur • Sterke lichtinteractie in structuur • Alle kleuren van de regenboog
Magnetische vloeistof • Magnetiseren van een vloeistof is onmogelijk • Gecoate nanodeeltjes met Fe3O4 (10-30 nm) • Stabiele suspensie • Schokdempers, speakers
Scanning Probe Microscopy • STM & AFM • 1980 • Gerd Binnig & Heinrich Rohrer (IBM) • Nobelprijs • Begin nanowetenschappelijk onderzoek
Scanning Probe Microscopy • Bestudering en manipulatie • Materialen en (materiaal)systemen • (Sub)nanometer resolutie • Interactie tussen probe en preparaat geeft: • Driedimensionale en ultraprecieze informatie • Atomen, moleculen, structuren, processen, karakteristieken • Zichtbaar zijn o.a. magnetisme, lading, lichtabsorptie, lokale elektronen- en krachtenverdeling, elasticiteit, wrijvingscoëfficiënt,……
Schrijven op oppervlakten • Don Eigler (IBM; 1989) • Zink atomen op een nikkel oppervlak (STM)
De toepassing van nanotechnologie • Informatietechnologie • Doorbreken van de Wet van Moore • Biotechnologie • Geen bijwerkingen • Ventieltje • Aids • Materiaaltechnologie • Coatings • Graffiti • Zelfreinigende ruiten (Lotuseffect) • Antivingerafdruk bij roestvrij staal (optische reflectie index) • Energietechnologieën • Brandstofcel (katalysator) • PV-systemen (Gratzel) • TiO2 + kleurstofmoleculen
Huidige producten • Vooral gebruikmakend van: • Oppervlakteverschijnselen • Oppervlakte-volume-ratio • Materiaalbesparing • Verbeterde eigenschappen • Daarnaast gebruikmakend van: • Kwantummechanische effecten • Complexiteit
Hydrofobe materialen • Fluorcarbon ketens maken kleding hydrofoob • Teflon het meest bekende hydrofobe materiaal • Dunne-laag
Drogen met magnetische nanodeeltjes • Geen warmte toevoer, maar een elektromagnetisch veld • Trillen van de deeltjes • Werkt uitstekend bij ingesloten lagen • Geeft ook de mogelijkheid tot bindingen losmaken
Zelfreinigende verf/latex of vloeistof Moderne banden • Hydrofoob materiaal/structuur • Nanodeeltjes geven dynamische viscositeit (“Thixotropy”) Silica aërogel als isolatie • Carbon black deeltjes • SiO2 (glas) • NASA • 99,5% lucht
Huidige consumentenproducten • Microelectronica • MP3 spelers • Flash memory in o.a. de i-pod • Cosmetica • (Zonnebrand)cremes (FD) • Pharmaceutische producten en de voedselindustrie • Functional foods • Sportdrankje DSM
Wat kan men bijvoorbeeld onderzoeken op het gebied van nanomaterialen • Hechtingsproblemen van een coating door de ruwheid te analyseren • De droging van een gel door de absorptie op moleculair niveau te onderzoeken • Lijm/verf • De poreusheid van materialen door de structuur in beeld te brengen • Weglekken koolzuur • Materiaalbesparing in een legering door de ordering van deeltjes aan een oppervlak te onderzoeken.
Wat is de potentie/verwachting? • Zesde golf van Kondratieff • In combinatie met biotechnologie • Wetenschap en technologie • Ongekende verschijnselen en mogelijkheden • Scala aan mogelijke toepassingen (multidisciplinair) • Economische impact • 2006: € 40 miljard • 2010: € 450 miljard • 2014: € 2000 miljard • Maatschappelijk problemen oplossen
Wat zie je nu? • Hoge investeringen • KP7 3,5 miljard • Sterk toenemend aantal publicaties en octrooien • Langzaam steeds meer nano-R&D • Universiteiten en Hogescholen • ASML, Philips, DSM, AKZO, Shell, TNO… • Veel starters en langzaam enkele MKB-ers • Veel ontdekkingen/nieuwe inzichten • Eerste toepassingen verschijnen • Veel discussie over de risico’s
Wat kan nanotechnologie voor jullie betekenen? • Het gebruik van isopropyl-alcohol • Spanjolen • Uitplukken • Stof • Delamineren van papier • Inktdroging • Beschadigd rubberdoek • …………………….
