Secret Materials Oplev en verden af nye materialer Et læringsværktøj for den nye generation af europæiske videnskabsfolk

Transkript

1 Secret Materials Oplev en verden af nye materialer Et læringsværktøj for den nye generation af europæiske videnskabsfolk Skjorter, der ikke krøller, papir fremstillet af resterne fra produktionen af æblejuice eller bagruder med programmerbart lys. 70 % af produktinnovationen ventes at være baseret på materialer med nye eller forbedrede egenskaber. Materialerne spiller en central rolle i skabelsen af vækst og velstand i Europa. Det er vigtigt at være opmærksom på den indvirkning og de muligheder, der er forbundet med den aktuelle materialeforskning, og at henlede folks opmærksomhed på potentialet i de nye materialer med henblik på at forbedre vores liv, gøre den industrielle produktion mere bæredygtig samt skabe velstand og arbejdspladser i Europa. Omsætningen af en teknologisk løsning til et produkt, der kan afsættes, er en nødvendighed i skabelsen af en succesrig innovationsproces. De innovative materialeprøver i denne boks venter kun på at blive udforsket gennem praktiske eksperimenter. Denne "Secret Materials"-boks indeholder nogle genstande, der er repræsentative for nye materialer. Boksen indeholder desuden forklaringer og opgaver, der demonstrerer deres egenskaber. Vi håber, at specielt børn og unge vil finde boksen interessant. Boksen er sjov og giver samtidig en idé om, hvilke materialer videnskaben og ingeniørvidenskaben kan skabe. Forskning giver vores fremtidige verden form. Børn bør kun afprøve eksperimenterne under opsyn af voksne. Gå på opdagelse i de hemmelige egenskaber!

2 1Øgenavn Hukommelseslegering Formskifteren Kan du bøje den tilbage? Mission: Giv tråden dens oprindelige form tilbage! Innovativ fiberteknologi har gjort det muligt at skabe en lang række smarte tekstiler. Hukommelseslegeringer er blevet modificeret, så de integreres i den vævede struktur. Der findes allerede nye tekstiler, der reagerer på omgivelserne ved at omdannes til en foruddefineret form. Et europæisk beklædningsfirma har eksempelvis produceret en skjorte af NITINOL-stof, der er selvstrygende. Du har ikke brug for andet end en hårtørrer, da stoffet er baseret på nylon og en termisk hukommelseslegering, der genoptager sin oprindelige geometri, når den opvarmes. Andre designere anvender hukommelsesfibre inden for modeverdenen. 1. Bøj Formskifteren kun fantasien sætter grænser (undgå at bøje diametre på under 12 mm) 2. Hæld varmt vand i en skål (temp > 60 C) 3. Sænk forsigtigt Formskifteren ned i det varme vand, og se den ændre form En hukommelseslegering (shape memory alloy) kan huske sin oprindelige form. Den kan deformeres plastisk ved lave temperaturer og vende tilbage til sin oprindelige form efter opvarmning til over overgangstemperaturen, f.eks. i varmt vand. Hukommelseslegeringer kaldes også "hukommelsesmetaller". Legeringen genererer store kræfter under transformationsfasen tilbage til den oprindelige form. Hukommelsesmetaller bruges derfor som aktuatorer i forskellige applikationer, såsom hydrauliske, pneumatiske og motorbaserede systemer. Specielt kobberbaserede og nikkel-/titaniumbaserede hukommelseslegeringer anses som konstruktionsmaterialer. Nogle af disse legeringer med god biokompatibilitet anvendes i medicinske applikationer, hvor der er begrænset plads til bevægelse, f.eks. hjerteklapper. Blodets temperatur er tilstrækkelig til at udløse hukommelseseffekten og udvide stenten samt ændre hjerteklappen til dens aktive geometri.

3 2Øgenavn Keramisk tapet Vandvejen Kan du smutte igennem? Mission: Find vej gennem labyrinten! Erstatningen af klassiske konstruktionsmaterialer med lettere materialer med multifunktionelle egenskaber får større og større betydning. Formålet er at reducere den materialemængde, der er nødvendig til en konstruktionsløsning, og at integrere flere funktionelle aspekter i ét materiale. Nanoteknologi kan frem for alt åbne nye perspektiver i forhold til helt nye produktkoncepter. Et strålende eksempel er den fleksible vægbeklædning CCFLEX, der er specielt velegnet som erstatning for keramiske fliser i vådmiljøer. Det er næsten lige så nemt at anvende som almindeligt tapet. 1. Placér en stor vanddråbe på Vandvejens trykte side. 2. Få dråben til at bevæge sig på overfladen ved at bevæge materialeprøven let op og ned og fra side til side 3. Undgå de trykte sider i labyrinten, og få dråben sikkert i mål CCFLEX, som er udviklet af Evonik Degussa, er et unikt og fleksibelt keramisk materiale med de samme håndteringsfordele som almindeligt tapet og en stenoverflades karakteristika. Letvægtsmaterialet er i sig selv 100 % vandtæt, UV-stabilt og yderst ridse-, kemikalie- og flammebestandigt. s basis er en patenteret teknologi, der gør det muligt at beklæde fleksibelt polymerfleece med en keramisk overflade og forsyne den med dette uorganiske yderlag. Produktets egenskaber kan skræddersys til specifikke anvendelser inden for en lang række områder ved hjælp af en kontinuerlig proces. Specielt i vådmiljøer kan produktet konkurrere med de kommercielle fliser, der i forvejen findes på markedet. Derudover kan det leveres med specialegenskaber, såsom rengøringsvenlige egenskaber, og kan med almindeligt værktøj tilskæres i forskellige former og anvendes på de fleste overflader. Der blev lanceret europæiske produkter i 2010.

4 3Øgenavn Termokromatisk pigment Detekteringspapiret Kan du håndtere det? Mission: Aktivér den hemmelige overflade! Der findes allerede tapeter, der skifter farve, når du berører det med hånden, og stolesæder, der genkender din nøjagtige siddeposition efter brug. I de seneste par år har materialer og materialebelægninger, der reagerer på omgivelsernes indvirkninger, allerede fundet vej ind i vores dagligvaresortiment. De er "intelligente", fordi deres egenskaber ændres som følge af eksterne stimuli. Termokromatiske (varmereagerende) pigmenter blev oprindeligt udviklet til sikkerhedsmæssige formål, eksempelvis med henblik på at opdage uønsket opvarmning af fødevarer under køletransport. I dag lukkes der med disse pigmenter op for mange spændende muligheder inden for reklame-, møbeldesign- og modebranchen. 1. Placér Detekteringspapiret mellem dine håndflader, og hold hænderne inden for den markerede ring 2. Vent 5 til 10 sekunder, indtil reaktionen afslører dine dybeste hemmeligheder Et materiale udvikler termokromatiske egenskaber, dvs. evnen til at skifte farve som følge af temperaturændringer, når der integreres termokrompigmenter i en belægning. Den termokromatiske effekt skyldes forandringer i krystalstrukturen. Typiske termokromatiske materialer omfatter uorganiske metaloxider (f.eks. zinkoxid og vanadiumoxid), polymerblandinger eller flydende krystaller, som ved opvarmning ikke ændres direkte fra krystallinsk til flydende form. Forskningen beskæftiger sig navnlig med varmefølsomme hydrogeler til solbeskyttelse. Der findes allerede termiske laktyper på markedet til en række forskellige anvendelser, som nemt kan anvendes på de fleste materialeoverflader. Reaktionstemperaturen kan justeres, og farveændringerne kan forudbestemmes. Termokromatisk harpiks kan blandes med traditionelle støbematerialer og anvendes til fremstilling af plastkomponenter.

5 4Øgenavn Selvlysende aluminium Det Hemmelige Lys Kan du tyde koden? Mission: Skriv en hemmelig besked! Traditionelt set er lysemitterende materialer og stoffer særligt attraktive for designere og arkitekter. Eksempler herpå er efterglødende fibre og tekstiler eller selvlysende partikler i sten. Lysemitterende materialer er ikke kun til sjov og ballade, men kan også være meget nyttige til sikkerhedsmæssige formål. En strømafbrydelse i offentlige bygninger skaber ofte panik og ulykker. Her kan en speciel belægning til aluminiumoverflader hjælpe dens efterglødende effekt varer omkring en time og kan anvendes i lofts- eller vægbeklædninger. 1. Fjern beskyttelsesbeklædningen fra Det Hemmelige Lys 2. Skriv en hemmelig besked på den aktive overflade 3. Eksponér overfladen for lys, drej beskeden 180, og eksponér derefter overfladen for lys igen (dette kan tage nogle minutter alt efter lyskilden) 4. Sluk alt lyset, og se den afkodede besked på Det Hemmelige Lys På offentlige steder med mange mennesker, såsom metrostationer, sportshaller eller elevatorer, kan der nemt opstå panik ved strømafbrydelser. Vægbeklædninger af lyslagrende aluminiumoverflader giver lys nok til at forhindre disse ekstreme situationer og fungerer som en god omkostningseffektiv og alternativ lyskilde som supplement til det eksisterende lyssystem. Overfladen kan kontinuerligt genoplades, så materialet giver langtidsbelysning. Lakken er modstandsdygtig over for mekanisk stress og har en høj formbarhed, så lagene kan bøjes eller vrides. har fremragende slid- og vejrbestandige egenskaber. Lyslagrende aluminium er ikkebrændbart og certificeret A1 i henhold til EN (ikke brandfarligt). Målene varierer fra 0,2 til 2 mm.

6 5Øgenavn Multivægplader med aerogel Vidundervæggen Er du cool nok? Mission: Tag den termiske udfordring op! Omkring 40 % af verdens energi forbruges i bygninger. Ved at øge isoleringsevnen i bygningens skalkonstruktion og anvende alternative energikilder og energibesparende belysningsløsninger prøver man i den europæiske byggeindustri at fremme drømmen om energineutral arkitektur eller endda bygninger, der skaber et overskud af energi. Der findes en række koncepter til anvendelse af dagslys i moderne arkitektur. Her anvendes blandt andet gennemsigtig termisk isolering. Multivægplader med aerogeler er en nyskabelse på området. De fungerer som halvgennemsigtige facader og tage med en høj varmeisolering, en fremragende slagstyrke og lav vægt. 1. Hæld varmt vand i to kopper 2. Dæk den ene kop med Vidundervæggen og den anden med en glasplade eller glasskål (helst med nogenlunde samme mål som prøven) 3. Læg isterninger oven på Vidundervæggen og glaspladen 4. Se, hvad der sker med isterningerne i de to opstillinger Aerogelernes varmeisolerende egenskaber gør dem til et godt eksempel på nanoteknologi. Idet 95 % af deres volumen består af hulrum, har aerogeler den laveste rumvægt af alle kendte porøse faste stoffer og er registreret i Guinness Rekordbog. På grund af deres halvgennemsigtige karakter kaldes de også "frossen røg". Den keramiske skumstruktur er verdens bedste varmeisolator, da den nærmest ophæver de tre metoder til varmeoverførsel (konvektion, ledning og stråling). Når hulrummet i multivægplader fyldes med den gennemsigtige silika-aerogel, er de særdeles velegnede til begrænsning af en bygnings varmetab, især ved fornyelse af gamle glasfacader, hvor det ikke er nødvendigt at udskifte underkonstruktionen, da der er tale om et letvægtsmateriale. Ekstra tykke yderruder, optimeret UV-beskyttelse og halvgennemsigtige stivere styrker de meget æstetiske aspekter. I modsætning til termoruder taber multivægplader, der er fyldt med aerogeler, ikke deres isoleringsevne, når de installeres som tagruder. De sikrer en konstant Ug-værdi på 1,0 W/m²K, hvilket svarer til Ugværdien for taginstalleret trelagsglas. Den vedlagte Makrolon Ambient-prøve er et omkostningseffektivt alternativ til termoruder og trelagsglas.