Vliegtuigsensoren die botsingen met vogels bijhouden en afstandbedieningen zonder batterijen. Deze gadgets worden straks misschien wel gemaakt van een nieuw Delfts piëzo-materiaal.
Delen
Piëzo-keramische materialen vormen het hart van heel veel schakelaars en sensoren. Ze zitten in toetsenborden, touchscreens, mobiele telefoons en in de honderden sensoren waarmee moderne auto’s zijn uitgerust. Het materiaal dankt zijn succes aan het feit dat het een stroomstootje levert wanneer het vervormt. En het reageert al heel snel. De toe- of afnemende luchtdruk bij achteruit parkeren kan al genoeg zijn om de bestuurder te waarschuwen voor een botsing.
Jammer genoeg is het materiaal ontzettend bros en daardoor kwetsbaar. Prof.dr.ir. Sybrand van der Zwaag van Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek meent dit probleem te hebben opgelost. Hij patenteerde onlangs een nieuwe methode om flexibelere en gevoeligere sensoren te maken. Hij mengt het piëzo-materiaal in poedervorm met taaie vloeibare kristallijne polymeren.
“Onze sensoren zijn wel dertig maal buigzamer, en dat kan zeer voordelig zijn”, zegt Van der Zwaag, die vooral toepassingen ziet voor de luchtvaart. “Momenteel zitten er in vliegtuigvleugels geen sensoren die botsingen met meeuwen registreren”, vervolgt hij. “De klappen zijn enorm. Huidige sensoren zouden meteen stuk zijn. Maar ons nieuwe materiaal is er wel tegen bestand.”
Hoewel je van buiten geen schade ziet aan het vliegtuig, kan het vleugelmateriaal volgens de Delftse onderzoeker inwendig ernstige schade hebben opgelopen. Een sensor die bijhoudt hoe vaak een vleugel dergelijke klappen heeft gekregen, zodat je weet wanneer bepaalde delen vervangen moeten worden, zou daarom handig zijn.
Samen met promovendi van de Universiteit van Twente, de TU Eindhoven en TNO gaat Van der Zwaag de komende vijf jaar zoeken naar andere toepassingen en prototypes ontwikkelen. “Naast de sensoren die vogelbotsingen registreren zouden we bijvoorbeeld afstandbedieningen kunnen maken waarbij de stroom uitsluitend geleverd wordt door de kracht waarmee je de knopjes indrukt”, aldus de hoogleraar. “Batterijen zijn dan niet meer nodig.”
Met het Delftse mengsel zouden sensoren ook sneller en goedkoper gemaakt kunnen worden. Van der Zwaag: “Het kristallijne polymeer is al vloeibaar bij driehonderd graden. Terwijl de huidige keramische sensoren gemaakt worden door het piëzo-materiaal te verhitten tot boven de duizend graden.”
De onderzoekers hebben vier miljoen euro smart mix-subsidie gekregen om hun ideeën uit te werken. Smart mix is een nieuwe overheidssubsidie, bedoeld om wetenschap te vertalen naar industriële toepassingen.
Piëzo-keramische materialen vormen het hart van heel veel schakelaars en sensoren. Ze zitten in toetsenborden, touchscreens, mobiele telefoons en in de honderden sensoren waarmee moderne auto’s zijn uitgerust. Het materiaal dankt zijn succes aan het feit dat het een stroomstootje levert wanneer het vervormt. En het reageert al heel snel. De toe- of afnemende luchtdruk bij achteruit parkeren kan al genoeg zijn om de bestuurder te waarschuwen voor een botsing.
Jammer genoeg is het materiaal ontzettend bros en daardoor kwetsbaar. Prof.dr.ir. Sybrand van der Zwaag van Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek meent dit probleem te hebben opgelost. Hij patenteerde onlangs een nieuwe methode om flexibelere en gevoeligere sensoren te maken. Hij mengt het piëzo-materiaal in poedervorm met taaie vloeibare kristallijne polymeren.
“Onze sensoren zijn wel dertig maal buigzamer, en dat kan zeer voordelig zijn”, zegt Van der Zwaag, die vooral toepassingen ziet voor de luchtvaart. “Momenteel zitten er in vliegtuigvleugels geen sensoren die botsingen met meeuwen registreren”, vervolgt hij. “De klappen zijn enorm. Huidige sensoren zouden meteen stuk zijn. Maar ons nieuwe materiaal is er wel tegen bestand.”
Hoewel je van buiten geen schade ziet aan het vliegtuig, kan het vleugelmateriaal volgens de Delftse onderzoeker inwendig ernstige schade hebben opgelopen. Een sensor die bijhoudt hoe vaak een vleugel dergelijke klappen heeft gekregen, zodat je weet wanneer bepaalde delen vervangen moeten worden, zou daarom handig zijn.
Samen met promovendi van de Universiteit van Twente, de TU Eindhoven en TNO gaat Van der Zwaag de komende vijf jaar zoeken naar andere toepassingen en prototypes ontwikkelen. “Naast de sensoren die vogelbotsingen registreren zouden we bijvoorbeeld afstandbedieningen kunnen maken waarbij de stroom uitsluitend geleverd wordt door de kracht waarmee je de knopjes indrukt”, aldus de hoogleraar. “Batterijen zijn dan niet meer nodig.”
Met het Delftse mengsel zouden sensoren ook sneller en goedkoper gemaakt kunnen worden. Van der Zwaag: “Het kristallijne polymeer is al vloeibaar bij driehonderd graden. Terwijl de huidige keramische sensoren gemaakt worden door het piëzo-materiaal te verhitten tot boven de duizend graden.”
De onderzoekers hebben vier miljoen euro smart mix-subsidie gekregen om hun ideeën uit te werken. Smart mix is een nieuwe overheidssubsidie, bedoeld om wetenschap te vertalen naar industriële toepassingen.
Comments are closed.