Funktionelle materialer og nanokompositter

 

Smarte materialer

Materialers opførsel bestemmes af deres struktur og integrationen af deres komponenter. Smarte materialer, en ny klasse af materialer designet som tetrapoder med porøse strukturer på nanoskala, åbner for innovative løsninger til avancerede teknologier som sensorer, fotonik, energi, katalyse, sundhedspleje, fødevarer, miljø, beton-materialer og meget mere.
Kontakt også: Prof. Yogendra Kumar Mishra, mishra@mci.sdu.dk.

Tyndfilm

Tyndfilm lavet af uorganiske og/eller organiske materialer er en integreret del af mange dagligdags teknologier. Ved at vælge materiale, struktur og deponeringsteknik kan man designe funktionelle tyndfilm med en skræddersyet respons, f.eks. som optisk aktive organiske filtre, sensorer, fotodetektorer og OLED's.

2D materialer

Plasmoner og polaritoner er nye optiske fænomener i atomart flade 2D-materialer. En detaljeret forståelse og evnen til at manipulere materiale i konstruerede metaoverflader med en grænseflade til lysemitterende kvantesystemer, kan revolutionere den næste generation af avancerede lyskilder og fotonbaserede teknologier. 

Kompositter til rumfartsteknologier

Udviklingen og opskaleringen af funktionelle kompositter er vigtig på grund af deres teknologiske relevans. Kompositter med skræddersyede reaktioner kan være en game changer for rumfartsteknologier, fra droner til fly.

 

Forholdet mellem materialets struktur og egenskaber

 

Analyse og billeddannelse af materialer

Materialer karakteriseres med hensyn til størrelse, form og egenskaber. Forskellige karakteriseringsteknikker anvendes og kombineres for at afdække materialernes vigtigste egenskaber og deres tilsvarende ydeevne.

 

Kemisk billeddannelse af materialer på nanoskala

Opdagelse af nye materialeegenskaber kræver altid nye fremskridt inden for karakteriseringsteknologier. For nylig er en større forståelse af, hvordan kemi fungerer på nanoskalaen, blevet tilgængelig via disse nyeste teknologier. Det åbner op for muligheden for at forstå grundlæggende kemiske og biologiske processer i forskellige materialer.

Udmattelse og brud i materialer

Ethvert materiales mekaniske respons bestemmes af dets udviklingsproces, struktur og bestanddele. Materialebaserede komponenter kan udvikle udmattelse og brud på grund af visse anvendelses- og miljøforhold, som er kritiske faktorer for deres egnethed til teknologiske anvendelser.

 

Materialer til energiteknologier

Organiske fotovoltaiske materialer

I det nuværende scenarie med efterspørgsel på grøn energi spiller solceller en vigtig rolle. Dette felt kræver en fortsat indsats for at udvikle nye klasser af solcelleteknologier, f.eks. organiske solceller (OPV). Nye organiske materialer udvikles til forbedret OPV-ydelse og opskalering af materialerne til industrielle anvendelser ved hjælp af rulle-til-rulle (R2R)-belægningsteknologier.

 

Elektrokemisk energikonverting

Energilagring er det næstvigtigste aspekt efter produktion, Indenfor energiteknologi, hvilket kræver nyudvikling af funktionelle, effektive og pålidelige materialer til brændselsceller, superkondensatorer osv. Målet er her også at reducere miljøpåvirkningen.

 

Advanceret materialeproduktion og genbrug

Additiv fremstilling

Additiv fremstilling er ved at revolutionere materialefremstillingssektoren. Ved hjælp af additiv fremstilling kan materialer designes og integreres i forskellige former og komponenter, hvilket næsten er umuligt med andre teknikker. Det åbner muligheder for at fremstille og forstå funktionerne i specialdesignede gitterstrukturer for at opnå skræddersyede mekaniske egenskaber, herunder direkte sensorintegration i 3D-printede komponenter.

Bioprintning

Sundhedsvæsenet kræver konstant udvikling af nye klasser af materialer i nye former med skræddersyede reaktioner. 3D-bioprintstrategier til nye materialer har potentiale til at fremme biomedicinsk teknik.

 

Omdannelse af biomasse til bæredygtige brændstoffer og værdifulde bioprodukter

Materialegenanvendelse er et af de vigtigste aspekter i dag i forbindelse med den grønne revolution. Nye processer og strategier er vigtige for at udvinde værdifulde råmaterialer fra biomasse og affald, og genbruge dem i værdifulde produkter.

Materialer til opsamling og udnyttelse af kulstof

Der skabes tonsvis af biomasse hver dag. Ved at udforske egnede processer og udvikle funktionelle aktive materialer kan disse udnyttes til kulstofopsamling (CCU) og energiproduktion (power-to-X). Det er afgørende for at udvikle bæredygtige energiløsninger, reducere udledningen af drivhusgasser og fremme en cirkulær kulstoføkonomi.

 

Kemisk/biokemisk processyntese

Adskillelse af materialer ved hjælp af passende teknikker er et vigtigt skridt i indsamlingen og genanvendelsen af materialer. Destillation, absorption, adsorption, stripping, væske-væske-ekstraktion er nogle af de vigtigste processer til at udvinde nye materialer til forskellige produkter for at udvikle avancerede teknologier.

Materialer fra naturlige forbindelser

Materialer i naturen består af en række vigtige uorganiske og organiske forbindelser. At forstå deres kemiske sammensætning er vigtigt for udviklingen af nye biokompatible produkter, lægemidler og fremstillingen af fødevaresikre produkter.

 

Bio-inspirerede materialer

 

Bløde materialer til robotteknologi

Bevægelsesfølsomme materialer spiller en afgørende rolle i forskellige hverdagsteknologier, især inden for sundhedspleje. Inden for blød robotteknologi er der fokus på udvikling af nye bløde materialer i passende former ved hjælp af avancerede teknikker, samtidig med at man forstår deres egenskaber. Bioinspirerede materialer bliver stadig vigtigere som potentielle alternativer inden for blød robotteknologi til avancerede teknologiske anvendelser.