Je leest:

Een kras die vanzelf verdwijnt

Een kras die vanzelf verdwijnt

Auteur: | 5 juli 2005

Een gat in een brandstof tank dat in een fractie van een seconde vanzelf dichtvloeit, scheuren in beton die zichzelf repareren voordat betonrot kan optreden en een kras in de autolak die vanzelf weer glad en glanzend wordt. Het lijkt futuristisch, maar het kan allemaal echt. De Technische Universiteit Delft heeft al haar 22 leerstoelen ‘materiaalkunde’ er nu aan gewijd.

De Amerikaanse ruimtevaart organisatie NASA ziet het belang van deze ‘self-healing materials’ ook in en is in het diepste geheim proeven aan het nemen. Er zou een soort polymeer (kunststof) ontwikkeld zijn waarbij speciale metaalachtige elementen in het plastic zijn meegesmolten. Als er een kogel door het plastic geschoten wordt, smelten de zogeheten metaal-ionen, komen vervolgens in beweging, vloeien in het gat en stollen. Op die manier is het gat verdwenen in minder dan een tiende van een seconde.

Zelfherstellende materialen repareren zichzelf.

Terrorisme

Professor Sybrand van der Zwaag van de faculteit Materiaalkunde van de TU Delft, bevestigt de techniek. “Die proef is met succes uitgevoerd en ik zou er graag het fijne van weten. Helaas is NASA zo gesloten als een oester wat dit betreft; in het belang van terrorismebestrijding komt er niks naar buiten.”

Dat is voorstelbaar. Een brandstoftank in een vliegtuig die zich na beschieting zo snel sluit dat er geen tijd is voor het ontstaan van brand, is een krachtig wapen tegen terrorisme. Ook gaten in de romp van een toestel vormen dan geen bedreiging meer. Als ze meteen weer verdwijnen, kan de druk in de cabine in tact blijven na een beschieting. Dat geeft bijvoorbeeld een airmarchal gelegenheid om aan boord een wapen te gebruiken. Maar volgens professor van de Zwaag zijn er veel meer toepassingen voor zelfherstellende materialen en ook op een veel breder gebied. “Veiligheid is natuurlijk essentieel, maar ook uit economisch oogpunt kunnen deze materialen een revolutie teweegbrengen. Stel je eens voor wat het scheelt aan onderhoudskosten en herstelwerkzaamheden.”

De werking

In kunststoffen gaat het meestal om minuscule bolletjes vloeibare lijm die in het plastic meegegoten worden. Als er scheurtjes in het plastic ontstaan, bereiken die ook de lijmbolletjes. De lijm stroomt uit de bolletjes en in de scheurtjes, en komt daar een eveneens meegegoten verharder tegen. De lijm hardt uit en het plastic is gerepareerd.

Metaal

Australische wetenschappers hebben een ander zelfherstellend principe ontwikkeld voor metaal. In aluminum hebben ze vreemde atomen gemengd, koper en zilver. Die hebben de opmerkelijke eigenschap dat ze enigzins mobiel zijn; ze kunnen zich door het omringende aluminium bewegen. In de buurt van een vermoeiingsscheurtje reageren koper- en zilveratomen met elkaar tot een klein schijfje; op die manier ontstaat een soort lokaal gewapend aluminium data de ontluikende metaalmoeheid in de kiem smoort.

Beton

De werking van zelfherstellend beton is te vergelijken met oude bakstenen bruggetjes in Utrecht, Delft en Amsterdam. Professor Rob van Hees van de faculteit Bouwkunde in Delft, heeft een verklaring voor het feit dat die eeuwenoude constructies het zo lang uithouden. “De mortel waarmee die oude bruggetjes zijn opgemetseld, bevat naar moderne maatstaven erg veel kalk. Als er een scheurtje ontstaat, wordt het water waar ze instaan, naar binnen gezogen. Bij modern beton is dat het begin van het einde, maar bij die oude bruggetjes lost het water de kalk in het metselwerk op, de kalk stroomt in de scheurtjes en hardt daar weer uit. Zelfherstellend vermogen ‘avant la lettre’.”

In het hypermoderne zelfherstellend beton waar in Japen inmiddels al bruggen van zijn gebouwd, is het ook een kwestie van kalk bijmengen. Door een exact uitgemeten hoeveelheid van een heel speciale soort kalk kunnen nu bruggen gebouwd worden die er opmerkelijk slank uitzien. Dat ziet er fraai uit en bespaart ook nog eens flink op de bouwkosten.

Professor Sybrand van der Zwaag van de faculteit Materiaalkunde van de TU Delft denkt dat zelfherstellende materialen gemeengoed zullen worden.

Verf

Bij zelfherstellende verven en lakken gaat het om oppervlaktespanning. De laag verf of lak zal in dat geval elektrostatisch geladen worden. Bij een kras of beschadiging komt die spanning vrij en verwarmt de lak in de directe omgeving. Die smelt en vloeit de scheur in. Pas als het oppervlak weer helemaal glad is, ontstaat er opnieuw een evenwicht maar dan is de strakke verflaag alweer gerepareerd.

Niet duur

Dat zelfherstellende materialen gemeengoed zullen worden, staat voor Van der Zwaag als een paal boven water. “Het kan de wereld een stuk veiliger maken. Het voorbeeld van het vliegtuig is erg voor de hand liggend, maar het geldt ook voor pijpleidingen of dragende constructies. Bijna net zo belangrijk is de lage prijs van zelfherstellende materialen. In plastics bijvoorbeeld zijn we allang gewend om van alles mee te mengen, al was het maar voor de kleur. Kalk, voor zelfherstellend beton, is een goedkope grondstof. De eerste echt grote commerciële doorbraak zal te vinden zijn in de bouwmarkt; welke doe-het-zelver heeft nu niet een paar euro extra over voor een potje zelfherstellende verf?”

Beluister de reportage bij dit artikel van Radio Nederland Wereldomroep

Dit artikel is een publicatie van Radio Nederland Wereldomroep (RNW).
© Radio Nederland Wereldomroep (RNW), alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 05 juli 2005

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.