Ingewoven ijzerdraad

r. A. Beukers

Tussenstand: Driekwart

“Ik kwam voor mijn afstudeerproject naar Delft. Ik studeerde aan het Imperial College in Londen, maar wilde er niet blijven. Toen ik hoorde van een project voor een schouderprothese heb ik me aangemeld om daarop af te studeren. Nu werk ik voor mijn promotie met deels metalen composietmaterialen. Dat klinkt misschien minder sexy, maar voor mij heeft het dezelfde aantrekkingskracht van het nieuwe. Het verwerken van metaal in polymeercomposieten is zo nieuw. Dat heeft nog niemand eerder gedaan.

Het idee is dat je eigenschappen van metaal, zoals kneedbaarheid, taaiheid of elektrische geleiding wilt meegeven aan een composiet. Als een auto crasht bijvoorbeeld, dan zul je niet veel losse stukken in het rond zien vliegen. Het metaal vervormt en vangt daardoor de energie op van de klap. Metaal vervormt voordat het breekt. Dat kan voor kunststoffen ook aantrekkelijk zijn.

Je moet je voorstellen dat we heel fijne metaaldraadjes van minder dan een tiende millimeter verweven met fijne bundeltjes glas- of koolstoffiber. Daar overheen komt dan een composietlaag.

De eenvoudigste vorm is een vlakke plaat. Die maken we dan ook veel. En dan testen we die. We buigen zo’n plaat bijvoorbeeld, of we trekken er een strookje van doormidden. En dan kijken we hoe het materiaal kapot is gegaan.

Onder de microscoop zie je dan bijvoorbeeld dat metaaldraad helemaal is uitgerekt voordat het geknapt is, net als een plastic zak die je doormidden trekt ook eerst dun wordt voordat ‘ie scheurt. Ook zie je vaak dat de metaaldraden zijn losgeraakt van de omringende polymeer, de matrix zoals wij die noemen. We spreken dan van een pull-out. In andere omstandigheden bestuderen we een barst die dwars door de composiet loopt. Soms wordt die door een metaalfiber tegengehouden. Andere keren gaat de barst net zolang door tot de energie op is. Net als kinderen.

Het onderzoek dat ik doe, is verkennend van karakter. Ik moet laten zien of het idee om metaaldraad in kunststoffen te verwerken, inderdaad iets oplevert of niet. Wat we tot nu toe zien is dat de sterkte van kunststoffen er inderdaad door lijkt toe te nemen. Iets in de orde van tien tot twintig procent. Dat is niet spectaculair, maar als je eenmaal hebt laten zien dat het principe werkt, dan kun je de sterkte verder opvoeren door meer of ander metaaldraad te gebruiken, of door het anders te verwerken.

In de toekomst verwacht ik dat je metaalhoudende composieten zult tegenkomen in windturbinebladen. Niet zozeer om ze sterker te maken, maar doordat je er een stroom door kunt sturen die ijsvorming op de bladen tegengaat. Ook voor de vliegtuigindustrie kan het interessant zijn om de vliegtuigromp geleidend te maken. Dat beschermt tegen blikseminslag. Ja, deze zal wel iets zwaarder worden, maar daar staat verhoogde veiligheid tegenover.” (JW)

(Foto:Sam Rentmeester/FMAX)

@01 infoblokje:Naam: Tahira Ahmed (26)

Nationaliteit: Engelse

Onderzoek: Metalen fibers, garens en stoffen voor polymeer composietstructuren

Promotor: Prof.ir. A. Beukers

Tussenstand: Driekwart

“Ik kwam voor mijn afstudeerproject naar Delft. Ik studeerde aan het Imperial College in Londen, maar wilde er niet blijven. Toen ik hoorde van een project voor een schouderprothese heb ik me aangemeld om daarop af te studeren. Nu werk ik voor mijn promotie met deels metalen composietmaterialen. Dat klinkt misschien minder sexy, maar voor mij heeft het dezelfde aantrekkingskracht van het nieuwe. Het verwerken van metaal in polymeercomposieten is zo nieuw. Dat heeft nog niemand eerder gedaan.

Het idee is dat je eigenschappen van metaal, zoals kneedbaarheid, taaiheid of elektrische geleiding wilt meegeven aan een composiet. Als een auto crasht bijvoorbeeld, dan zul je niet veel losse stukken in het rond zien vliegen. Het metaal vervormt en vangt daardoor de energie op van de klap. Metaal vervormt voordat het breekt. Dat kan voor kunststoffen ook aantrekkelijk zijn.

Je moet je voorstellen dat we heel fijne metaaldraadjes van minder dan een tiende millimeter verweven met fijne bundeltjes glas- of koolstoffiber. Daar overheen komt dan een composietlaag.

De eenvoudigste vorm is een vlakke plaat. Die maken we dan ook veel. En dan testen we die. We buigen zo’n plaat bijvoorbeeld, of we trekken er een strookje van doormidden. En dan kijken we hoe het materiaal kapot is gegaan.

Onder de microscoop zie je dan bijvoorbeeld dat metaaldraad helemaal is uitgerekt voordat het geknapt is, net als een plastic zak die je doormidden trekt ook eerst dun wordt voordat ‘ie scheurt. Ook zie je vaak dat de metaaldraden zijn losgeraakt van de omringende polymeer, de matrix zoals wij die noemen. We spreken dan van een pull-out. In andere omstandigheden bestuderen we een barst die dwars door de composiet loopt. Soms wordt die door een metaalfiber tegengehouden. Andere keren gaat de barst net zolang door tot de energie op is. Net als kinderen.

Het onderzoek dat ik doe, is verkennend van karakter. Ik moet laten zien of het idee om metaaldraad in kunststoffen te verwerken, inderdaad iets oplevert of niet. Wat we tot nu toe zien is dat de sterkte van kunststoffen er inderdaad door lijkt toe te nemen. Iets in de orde van tien tot twintig procent. Dat is niet spectaculair, maar als je eenmaal hebt laten zien dat het principe werkt, dan kun je de sterkte verder opvoeren door meer of ander metaaldraad te gebruiken, of door het anders te verwerken.

In de toekomst verwacht ik dat je metaalhoudende composieten zult tegenkomen in windturbinebladen. Niet zozeer om ze sterker te maken, maar doordat je er een stroom door kunt sturen die ijsvorming op de bladen tegengaat. Ook voor de vliegtuigindustrie kan het interessant zijn om de vliegtuigromp geleidend te maken. Dat beschermt tegen blikseminslag. Ja, deze zal wel iets zwaarder worden, maar daar staat verhoogde veiligheid tegenover.” (JW)

(Foto:Sam Rentmeester/FMAX)