ENGINEERINGNET.BE - Zachte materialen, zoals een plastic verpakking, kunnen makkelijk vervormen. Hierdoor zijn ze erg geschikt voor complexere functies waarbij ze bijvoorbeeld kunnen inspelen op veranderingen in de omgeving.
“Vaak hebben we te maken met kostbare materialen en langdurige proeven", aldus promovendus Guido Kusters van TU Eindhoven.
"Even snel iets uittesten in het lab is er dan niet bij. Zeker voor de optimalisatie van slimme polymeren kan een rekenmodel sneller duiding geven op welk vlak een materiaal is te verbeteren.”
“Bij eerdere modellen werden er echter veel complexere mechanismen bij betrokken, op een numerieke manier. Dat is heel secuur, maar je moet wel iedere keer een ingewikkelde berekening laten uitvoeren. Onze nieuwe methode van modelleren is veel toegankelijker en generiek toepasbaar. Daardoor is het ook in het bedrijfsleven sneller te gebruiken.”
Kusters testte onder meer een geschikte polymeer coating voor ureumkorrels. “Een geleidelijke afgifte van meststoffen is voor plant en milieu wenselijk. Dat kan door de korrels te omhullen met een slimme polymeercoating.”
“In een vochtige omgeving zet het polymeerlaagje uit waardoor het poreus wordt. Meststoffen kunnen dan oplossen in het water en vrijkomen. De grote uitdaging is om het afgifteprofiel van die polymeerlaagjes te laten aansluiten op de behoeftes van de gewassen.”
“We hebben bekeken welke mechanismen belangrijk zijn voor de afgifte. De dikte van de coating, hoe het water door de gangetjes loopt, hoe kristallijn het polymeer is. In mijn model kun je nu aanpassingen doen aan de polymeercoating en direct zien wat er aan de afgifte verandert.”
Kusters raakte ook geïnspireerd door andere slimme polymeren, zoals een trillende coating om zonnecellen of een Marsrover zelfstandig te reinigen. "Welk mechanisme zit hier nu precies achter? Hoe kunnen we bepaalde bewegingen voorprogrammeren?”
Ook wil hij graag dit model inzetten om zicht te krijgen op rimpelvorming in de hersenen, mogelijk zelfs om afwijkingen in een vroeg stadium te kunnen diagnosticeren.
“We kunnen laten zien dat je met deze relatief generieke aanpak veel verschillende zachte responsieve materialen kunt beschrijven. En daar vervolgens nuttige conclusies uit trekken. Dat is de kracht van ons model.”
