UV absorberende nanodeeltjes en applicaties, research met HBO-studenten

Transcriptie

1 UV absorberende nanodeeltjes en applicaties, research met HBO-studenten Cor Schrauwen, Dag van de Oppervlaktetechnologie 12 November 2015

2 Cor Schrauwen Afgestudeerd chemicus, gepromoveerd materiaalkundige 25 jaar onderzoek en innovatie in oppervlaktetechniek en (vacuum) coatings Kennistransfer naar MKB (o.a. met VOM) Sinds 2012 docent/onderzoeker materiaalkunde bij Zuyd Hogeschool 12/11/2015 Dag OT 2

3 Agenda Van gebouwde omgeving naar nano RAAK Pro Project UV absorberende nanodeeltjes Onderzoek met studenten 12/11/2015 Dag OT 3

4 De beloften van Zuyd 1. Studenten worden gewilde professionals 2. Professionals blijven succesvol en waardevol 3. Invullen kennisbehoefte samen met omgeving 4. Praktijkgerichte kennis voor de speerpunten van Limburg 5. Doelmatig en verantwoorde inzet van middelen 12/11/2015 Dag OT 4

5 Professionele, competente vakmensen Leren door onderzoek aan relevante onderwerpen. Eigen Zuyd focus in 3 zwaartepunten: NEBER (Nieuwe Energie, Built Environment en Renewables) EIZT (Expertisecentrum voor Innovatieve Zorg en Technologie CHILL (Chemelot Innovation and Learning Labs) 12/11/2015 Dag OT 5

6 Doen om te leren De Wijk van Morgen in Parkstad (Avantis) Heerlen Kerkrade Duitsland 12/11/2015 Dag OT 6

7 De Wijk van Morgen Gebouw 2 Gebouw 4 De Wijk van Morgen Gebouw 3 Gebouw 1 Elektrische auto Half open bestrating Waterzuivering, opslag en hergebruik Michiel Ritzen Plaatsing 2 urban Presentatie 20 september 2011 windturbines 12/11/2015 Dag OT 7

8 De Wijk van Morgen Building 1: Knik naar de zon Energy 0 25% recycled of renewable materials Opened in september 2011 Building 2: Eco//nect Energy + 50 % recycled of renewable materials In progress Building 3: FLexhouse Energy + 75% recycled of renewable materials Opened in september 2013 Buiding 4: MAXergy In design 12/11/2015 Dag OT 8

9 Bouwstenen uit Chemie en Materialen Kernbegrippen: - Mastering Molecules - Performance & size Ontwikkelingen: - Hoogwaardig en duurzaam - Chemicaliën en kunststoffen - Voor Health Care, Energie, Gebouwde omgeving lector Gino van Strydonck Sleuteltechnologieën: - Microflow reactoren (procesintensificatie) - Nanotechnologie - Additive Manufacturing (3D printing, micro-extrusie) Marktrijp maken door: - Casuïstiek (expertise en equipment), - Netwerk - Initieel onderwijs - Training werkveld 12/11/2015 Dag OT 9

10 Agenda Van gebouwde omgeving naar nano RAAK Pro Project UV absorberende nanodeeltjes Onderzoek met studenten 12/11/2015 Dag OT 10

11 RAAK Pro UV absorberende nano deeltjes Subsidie: Van 2011 tot eind 2015 End event 26 November 2015 Partners: + contactgroep 12/11/2015 Dag OT 11

12 RAAK-Pro UV absorberende nanodeeltjes Doelen: Ontwerpen, produceren, karakteriseren en gebruik van UV absorberende nanodeeltjes, Nanotchnologie in curriculum van Zuyd Hogeschool, Nieuwe mogelijkheden voor bedrijven. Onderzoek: UV absorberende ZnO en TiO 2 nanodeeltjes Hydrothermale sol-gel route Nauwe deeltjesverdeling, niet fotokatalytisch, stabiel in (buiten) toepassingen 12/11/2015 Dag OT 12

13 Uitvoering in 7 werkpakketten 1. Inventarisatie en overzicht 2. Design en synthese ZnO en TiO 2 nanodeeltjes 3. Formulering in coatings 4. Levensduur in formuleringen 5. Nieuwe applicaties 6. Opschalen van productie 7. Veiligheid nanodeeltjes, toxicologie 12/11/2015 Dag OT 13

14 Anorganische UV absorbers + Stabiel + UV absorptie door keramische halfgeleider + Self-cleaning - UV Energie omgezet in reactieve radicalen - Degradatie van (organische moleculen in) omgeving 12/11/2015 Dag OT 14

15 Nanodeeltjes TiO 2 en ZnO zijn gewilde pigmenten (microschaal, lichtverstrooiing). Mits klein genoeg (nano): Zichtbaar in UV, Onzichtbaar in zichtbaar licht. 12/11/2015 Dag OT 15

16 Produceren nanodeeltjes Strategie bottom-up (5 30 nm) Basis TiO 2 (Kriya, TNO) en ZnO (DWI) Dopen met metaalionen En/of omhullen met SiO 2 En omhullen met silanen 12/11/2015 Dag OT 16

17 Resultaten Kennis * en mogelijkheden Deeltjes onder 35 nm, opschaalbaar Doping is onbetrouwbaar en levert meestal kleur. Dunne (2-4 nm) SiO 2 -schil is onvoldoende dicht tegen fotokatalyse Dikke schil levert nano-uv absorbers in micro SiO 2 korrels ( krentenbollen ) * Review Igor Fajzulin, Xiaomin Zhu, Martin Möller, "Nanoparticulate inorganic UV absorbers - A review" submitted to the "Journal of Coatings Technology and Research" 12/11/2015 Dag OT 17

18 Demonstrators Krentenbollen voor cosmetica Nanotechnologie voor UV bescherming Gebruikelijke pigmenttoevoeging 12/11/2015 Dag OT 18

19 Demonstrators Krentenbollen voor cosmetica Nanostructuur met hoge optische dichtheid voor CIGS zonnecellen Matching brekingsindex Nanostructuur (mottenoog) 7% minder reflectie 7% meer J sc 6% meer efficiency Improving the Efficiency of Copper Indium Gallium (Di-)Selenide (CIGS) Solar Cells Through Integration of a Moth-Eye Textured Resist with a Refractive Index Similar to Aluminum Doped Zinc Oxide, M. Burghoorn, B. Kniknie, J. van Deelen, M. Xu, Z.Vroon, R. van Ee, R. van de Belt and P. Buskens, AIP Advances 4, (2014); doi: / /11/2015 Dag OT 19

20 Demonstrators Krentenbollen voor cosmetica (DWI) Nanostructuur met hoge optische dichtheid voor CIGS zonnecellen (TNO, Kriya) Zonnepanelen UV bescherming pos.2 (Zuyd) ZnO spectrale conversie voor Si zonnecellen pos.2 (Zuyd) Matching brekingsindex UV bescherming folie en cel UV groen licht met ZnO 12/11/2015 Dag OT 20 10% ZnO 0,15% ZnO Pos.

21 Demonstrators Krentenbollen voor cosmetica Nanostructuur met hoge optische dichtheid voor CIGS zonnecellen Zonnepanelen UV bescherming in 2 ZnO spectrale conversie voor Si zonnecellen in 2 Anti-reflectie op glas 12/11/2015 Dag OT 21

22 Demonstrators Krentenbollen voor cosmetica Nanostructuur met hoge optische dichtheid voor CIGS zonnecellen Zonnepanelen UV bescherming in 2 (glas) ZnO spectrale conversie voor Si zonnecellen in 2 Anti-reflectie op glas Technologie en deeltjes op zoek naar toepassers 12/11/2015 Dag OT 22

23 Coatings UV-curable: TiO 2 : HRI / AR / UV-abs / solar-cell ZnO: UV-abs / green luminescence Sol-gel TiO 2 : HRI / UV-abs ZnO: UV-abs / green luminescence 12/11/2015 Dag OT 23

24 Veiligheid Aspecten materiaal en nano Minder afgifte ionen dan puur materiaal vrije deeltjes agglomoreren Eigenschappen instelbaar via shell Beoordelen aan toepassing 12/11/2015 Dag OT 24

25 Agenda Van gebouwde omgeving naar nano RAAK Pro Project UV absorberende nanodeeltjes Onderzoek met studenten 12/11/2015 Dag OT 25

26 Research met studenten Uit Convenant VOM TNO (VOM ALV, 2006) 12/11/2015 Dag OT 26

27 Model bij Zuyd Community for Development assessor coach opdrachtgever innovatieopdracht 12/11/2015 beginnende professional (student) ervaren professional (Chill, bedrijf) Dag OT 27

28 CfD en opdrachtgever coach opdrachtgever Onderzoek en onderwerp innovatieopdracht 12/11/2015 beginnende professional (student) ervaren professional (Chill, bedrijf) Dag OT 28

29 Een greep. CfD Voorwaarden (uit TBTOP-project) Maatschappelijk relevante opdracht Betrokken en aanwezige opdrachtgever Gelijkwaardigheid in CfD (iedere deelnemer leraar en leerling tegelijk, multidisciplinair) Professionele, welvoorziene werkomgeving Adequaat faciliteren (kennis, rooster, EUR) Realistische resultaatverwachting Enthousiasme 12/11/2015 Dag OT 29

30 Beschikbaarheid studenten Afhankelijk van curriculum: - stage, september, 3e jaars - Afstudeerstage, november, 4e jaars - Onderzoeksminor, februari, 3e jaars Er zijn uitzonderingen. - Versneld programma - Studievertraging 12/11/2015 Dag OT 30

31 Studenten, was het leuk? Gezellig, voelt niet als school Samen kennis delen, andere invalshoeken Bredere kijk op één, maatschappelijk relevant onderwerp Verdieping in je kennis, verbreding in de CfD Een tevreden, enthousiaste student levert eerder wat op. 12/11/2015 Dag OT 31

32 Agenda Van gebouwde omgeving naar nano RAAK Pro Project UV absorberende nanodeeltjes Onderzoek met studenten 12/11/2015 Dag OT 32

33 Meer weten? End Event, 26 November 2015, Zuyd, Heerlen 12/11/2015 Dag OT 33

34 Posters Onderzoek met studenten Dag OT /11/2015 Dag OT 34