Onderzoekers van het Delft Center of Materials onderzoeken het zelfhelende vermogen van zelfgebakken toffees. Het toffeeonderzoek moet leiden tot betere modellen voor allerlei zelfherstellende materialen – zoals wondjes die dichtgroeien.
Materiaaleigenschappen worden er meestal met de tijd niet beter op: bruggen slijten en wegen vergaan. Dat dit niet altijd hoeft te gebeuren, werd vorige week weer eens over het voetlicht gebracht tijdens de internationale conferentie over zelfherstellende materialen. Dit congres, dat in Noordwijk plaatsvond, was georganiseerd door het Delft Center of Materials (DCMat). Van kalksteen producerende bacteriën in beton tot met lijm gevulde microcapsules in plastic, talloze veelbelovende ideeën en technieken om materialen uit zichzelf te laten herstellen passeerden de revue.
Er wordt al heel wat modelleerwerk gedaan om de helende werking van de samenklittende moleculen, bacteriën en capsules te begrijpen. Maar de complexe structuren van de materialen en de ingewikkelde reacties die er in plaatsvinden maken dit vaak erg lastig.
Met een simpele huis-tuin-en-keuken-techniek hopen Delftse onderzoekers binnenkort betere modellen te ontwikkelen. Postdoc dr. Fabrizio Miccichè van Luchtvaart en Ruimtevaarttechniek (L&R), ir. Alexander Schmets (L&R), tevens een van de organisatoren van het congres, en drie studenten van de Haagse Hogeschool experimenteren sinds enkele maanden met een hard soort toffee, ook wel suikerglas genoemd. Ze bakken ze zelf in het laboratorium van L&R. Het suikerige goedje vertoont allerlei karakteristieken die het een uitstekend modelmateriaal maken.
“We hebben het suikerglas in een drukbank geplaatst”, vertelt Schmets. “Een stukje van twee centimeter dik kon tweeduizend kilo weerstaan. Dat is behoorlijk wat voor dit type organisch materiaal. Als we er een harde klap op gaven, verbrijzelde het materiaal, maar wanneer we de druk geleidelijk opvoerden zakte het suiker regelmatig een beetje in. Dit wijst erop dat suikerglas zich zowel als een broos, als een vloeibaar materiaal kan gedragen.”
Reparatiekit
Die combinatie broos-vloeibaar maakt het een zeer interessant studieobject waar nieuwe modellen op geënt kunnen worden. In zelfherstellende varianten van materialen als beton en asfalt waar op het moment veel mee geëxperimenteerd wordt aan de TU, is ook een ‘vloeibare fase’ nodig, om de ‘reparatiekit’, zoals bijvoorbeeld met lijm gevulde capsules, af te leveren bij de plek waar schade is ontstaan.
“Het zelfherstellende vermogen van suiker lijkt een intrinsieke eigenschap van het materiaal”, zegt Miccichè. “Krassen van enkele millimeters breed verdwijnen binnen 25 minuten”, aldus de postdoc die het fenomeen op film heeft vastgelegd. “Waarschijnlijk komt dit doordat het spul kleverig is en het gemakkelijk water opneemt, waardoor het uitzet en tegelijkertijd ook vloeibaarder wordt.”
Het idee om met suiker te werken ontstond twee jaar geleden een beetje als grap. Een Australische wetenschapper op bezoek in Delft bleek ook op zoek naar een geschikt modelmateriaal. Toen hij over de zelfgemaakte toffees van zijn vrouw begon, ging het lampje bij de onderzoekers branden. Schmets (lachend): “Die vrouw van de Australische wetenschapper heeft ons toen al haar toffeerecepten gegeven.”
Ondertussen zoeken de Delftenaren en Haagse studenten gestaag verder naar de beste samenstelling. Het suikerglas is in feite niets anders dan sacharose (bietsuiker) gecombineerd met wat azijn en water – en dat gebakken.
“We zouden te rade moeten gaan bij de filmindustrie”, zegt Miccichè. “In Hollywood gebruiken ze kristalhelder suikerglas voor special effects, als mensen bijvoorbeeld door ruiten moeten springen. Ons suikerglas is nog te geel van kleur. Dat betekent dat er allerlei bijproducten in zijn ontstaan tijdens het bakken. Die bijproducten kunnen de experimenten ongewenst beïnvloeden.”
Schmets: “We willen misschien ook onderzoeken of een model voor het herstel van wondjes, dat bij Elektrotechniek, Wiskunde en Informatica is gemaakt, ook het zelfherstel van suikerglas beschrijft.”
Onderzoekers experimenteren sinds enkele maanen met toffees.
Materiaaleigenschappen worden er meestal met de tijd niet beter op: bruggen slijten en wegen vergaan. Dat dit niet altijd hoeft te gebeuren, werd vorige week weer eens over het voetlicht gebracht tijdens de internationale conferentie over zelfherstellende materialen. Dit congres, dat in Noordwijk plaatsvond, was georganiseerd door het Delft Center of Materials (DCMat). Van kalksteen producerende bacteriën in beton tot met lijm gevulde microcapsules in plastic, talloze veelbelovende ideeën en technieken om materialen uit zichzelf te laten herstellen passeerden de revue.
Er wordt al heel wat modelleerwerk gedaan om de helende werking van de samenklittende moleculen, bacteriën en capsules te begrijpen. Maar de complexe structuren van de materialen en de ingewikkelde reacties die er in plaatsvinden maken dit vaak erg lastig.
Met een simpele huis-tuin-en-keuken-techniek hopen Delftse onderzoekers binnenkort betere modellen te ontwikkelen. Postdoc dr. Fabrizio Miccichè van Luchtvaart en Ruimtevaarttechniek (L&R), ir. Alexander Schmets (L&R), tevens een van de organisatoren van het congres, en drie studenten van de Haagse Hogeschool experimenteren sinds enkele maanden met een hard soort toffee, ook wel suikerglas genoemd. Ze bakken ze zelf in het laboratorium van L&R. Het suikerige goedje vertoont allerlei karakteristieken die het een uitstekend modelmateriaal maken.
“We hebben het suikerglas in een drukbank geplaatst”, vertelt Schmets. “Een stukje van twee centimeter dik kon tweeduizend kilo weerstaan. Dat is behoorlijk wat voor dit type organisch materiaal. Als we er een harde klap op gaven, verbrijzelde het materiaal, maar wanneer we de druk geleidelijk opvoerden zakte het suiker regelmatig een beetje in. Dit wijst erop dat suikerglas zich zowel als een broos, als een vloeibaar materiaal kan gedragen.”
Reparatiekit
Die combinatie broos-vloeibaar maakt het een zeer interessant studieobject waar nieuwe modellen op geënt kunnen worden. In zelfherstellende varianten van materialen als beton en asfalt waar op het moment veel mee geëxperimenteerd wordt aan de TU, is ook een ‘vloeibare fase’ nodig, om de ‘reparatiekit’, zoals bijvoorbeeld met lijm gevulde capsules, af te leveren bij de plek waar schade is ontstaan.
“Het zelfherstellende vermogen van suiker lijkt een intrinsieke eigenschap van het materiaal”, zegt Miccichè. “Krassen van enkele millimeters breed verdwijnen binnen 25 minuten”, aldus de postdoc die het fenomeen op film heeft vastgelegd. “Waarschijnlijk komt dit doordat het spul kleverig is en het gemakkelijk water opneemt, waardoor het uitzet en tegelijkertijd ook vloeibaarder wordt.”
Het idee om met suiker te werken ontstond twee jaar geleden een beetje als grap. Een Australische wetenschapper op bezoek in Delft bleek ook op zoek naar een geschikt modelmateriaal. Toen hij over de zelfgemaakte toffees van zijn vrouw begon, ging het lampje bij de onderzoekers branden. Schmets (lachend): “Die vrouw van de Australische wetenschapper heeft ons toen al haar toffeerecepten gegeven.”
Ondertussen zoeken de Delftenaren en Haagse studenten gestaag verder naar de beste samenstelling. Het suikerglas is in feite niets anders dan sacharose (bietsuiker) gecombineerd met wat azijn en water – en dat gebakken.
“We zouden te rade moeten gaan bij de filmindustrie”, zegt Miccichè. “In Hollywood gebruiken ze kristalhelder suikerglas voor special effects, als mensen bijvoorbeeld door ruiten moeten springen. Ons suikerglas is nog te geel van kleur. Dat betekent dat er allerlei bijproducten in zijn ontstaan tijdens het bakken. Die bijproducten kunnen de experimenten ongewenst beïnvloeden.”
Schmets: “We willen misschien ook onderzoeken of een model voor het herstel van wondjes, dat bij Elektrotechniek, Wiskunde en Informatica is gemaakt, ook het zelfherstel van suikerglas beschrijft.”
Onderzoekers experimenteren sinds enkele maanen met toffees.
Comments are closed.