ENGINEERINGNET.BE - De basis van natuurlijke materialen met uitzonderlijke eigenschappen is meestal eenvoudig. De hoeveelheid bouwblokken is vaak beperkt en de blokken zelf zijn heel simpel.
Maar het opbouwen gebeurt met een enorme precisie: kristalvorming en hiërarchische structuur worden van nanometer tot millimeterschaal gecontroleerd. Veel van deze natuurlijke materialen bestaan ook uit een organisch en anorganisch deel.
Het organische deel heeft hierbij vaak een hiërarchische structuur en wordt gemineraliseerd met het anorganische deel. Deze wisselwerking leidt tot speciale materiaaleigenschappen. Zo is calciumfosfaat sterk en tegelijk bros, terwijl mineralisatie met een collageenmatrix - zoals in bot - een nog sterker materiaal oplevert.
Scheikundig technoloog Mark van Rijt (foto rechts) werkte aan het inbouwen van zinkoxide in een organische matrix om nieuwe materialen met bijzondere eigenschappen te ontwikkelen.
Maar de temperatuur waarbij zinkoxide gevormd wordt, is te hoog voor de meeste organische matrices. Van Rijt bekeek daarom of zinkoxide ook gevormd kon worden op groeicondities die wel geschikt zijn voor een organische matrix.
Met hightech cryo-elektronenmicroscopische technieken bekeek hij in detail de vorming van zinkoxide onder normale condities. Hij gebruikte deze resultaten voor de ontwikkeling van een nieuwe synthese-strategie.
Door deze verder aan te passen kon hij uiteindelijk ook rond 40°C zinkoxide laten vormen. Zo kan deze nieuwe methode de basis vormen voor het groeien van zinkoxide in gevoelige organische matrices.
Bernette Oosterlaken (foto links), ook scheikundig technoloog, gebruikte diverse organische matrices om te bestuderen hoe een ander mineraal, magnetiet, zich vormt.
Magnetiet, een ijzeroxide, heeft van alle natuurlijke mineralen de sterkste verzadigingsmagnetisatie. De magnetische eigenschappen hangen sterk af van de grootte en vorm van de magnetietkristallen. Door de vorm en grootte van de kristallen te veranderen, zijn de magnetische eigenschappen te sturen.
Oosterlaken ontwikkelde een organische matrix waarop ze zelf de kristalvorming kon beïnvloeden. Uiteindelijk slaagde ze erin om aan de hand van diverse spectroscopische en elektronenmicroscopische technieken met succes een collageenmatrix met ijzeroxide te laten mineraliseren.
Door het onderzoek van Van Rijt en Oosterlaken is meer bekend geworden over hoe mineralen zich gedragen op en in matrices. Daarmee is de ontwikkeling van nieuwe natuur-geïnspireerde synthetische materialen een stap dichterbij.
