Je leest:

‘Ik probeer slimmere materialen te maken’

‘Ik probeer slimmere materialen te maken’

Danqing Liu wil interacties tussen mens en machine veranderen

Auteur: | 18 september 2019

Als het aan Danqing Liu ligt kunnen we machines binnenkort laten zweten en blinde mensen teksten van een touchscreen laten lezen. Met haar onderzoek naar slimme materialen hoopt Liu ons op een andere manier met apparaten te laten communiceren.

“Met slimmere materialen kunnen we blinden van een touchscreen laten lezen en zorgen dat machineonderdelen zichzelf smeren”, zegt Danqing Liu.

De apparaten die wij dagelijks gebruiken lijken op het eerste gezicht best slim. Je thermostaat weet wanneer het huis opgewarmd moet worden, lampen kunnen je langzaam wakker maken en speakers gaan aan als je tegen ze praat. Maar als het aan Danqing Liu, universitair docent Complexe Moleculaire Systemen aan de TU Eindhoven, ligt kan het allemaal nóg slimmer als we slimmere materialen gaan gebruiken. Met haar interdisciplinaire onderzoek sleepte Liu afgelopen zomer een NWO start-up subsidie binnen, waarmee ze haar materialenonderzoek verder wil ontwikkelen.

Liu verhuisde ruim tien jaar geleden vanuit China naar Delft om de master Elektrotechniek te volgen. Na haar master ging ze aan het werk op de TU Eindhoven, waar ze promoveerde in de werktuigbouwkunde. Ze bleef in Eindhoven hangen en startte begin dit jaar haar eigen onderzoeksgroep, dit keer binnen de afdeling chemische technologie. “Je kunt dus wel zeggen dat ik me niet aan een vakgebied laat binden”, lacht Liu. “Maar eerlijk gezegd heb ik dit nooit zo gepland, ik probeer vooral mijn interesse te volgen.”

Wat maakt onderzoek naar materialen zo interessant?

“Materialenonderzoek is heel breed, het hoort niet alleen bij scheikunde of alleen bij elektrotechniek. Ik kan er dus alles wat ik heb geleerd in combineren. Alle apparaten en machines die wij maken bestaan uit een combinatie van materialen. En wat bijvoorbeeld jouw telefoon kan, hangt af van welke materialen je gebruikt. Maar er zijn ook een hele hoop dingen die we nog niet kunnen. Zo zou het handig zijn als het scherm van je telefoon ook van structuur kan veranderen, zodat bijvoorbeeld een blinde ook appjes kan lezen. Om dit soort dingen voor elkaar te krijgen hebben we nieuwe, slimme materialen nodig. Die probeer ik te maken.”

Aan wat voor materialen moeten we dan denken?

“Wij maken materialen die reageren op hun omgeving. Hiervoor gebruiken we voornamelijk polymeren en zogenoemde liquid crystals, de bouwstenen van elk LCD-scherm. Deze materialen kun je zo aanpassen dat ze door bijvoorbeeld een elektrische stroom van structuur veranderen, van een glad oppervlak naar bobbels of andersom. Deze eigenschappen willen we onder andere gebruiken voor nieuwe virtual reality-technieken. Een virtual reality-bril laat je namelijk denken dat je in een andere wereld bent en bijvoorbeeld basketbal speelt, maar je kunt die wereld niet voelen. Ik wil graag een materiaal maken dat ervoor zorgt dat je de virtuele wereld ook op die manier beleeft. Deze materialen kun je dan bijvoorbeeld verwerken in een soort controller, zodat je de basketbal ook echt kan voelen.

Uitgelicht door de redactie

Astronomie
Nobelprijs natuurkunde voor kosmologie en exoplaneten

Scheikunde
Nobelprijs scheikunde voor uitvinders lithium-ion-batterij

Geesteswetenschappen
Nobelprijs voor Literatuur ‘een behoudende keuze’

Een andere toepassing zien wij in de medische wereld. Chirurgen werken steeds vaker samen met robots, bijvoorbeeld voor hersenoperaties. Ze kijken dan op een scherm wat ze aan het doen zijn, maar ze kunnen niet voelen of ze bijvoorbeeld te hard drukken. Volgens mij zouden we deze chirurgen enorm kunnen helpen als we een materiaal maken dat feedback geeft en ze laat weten hoeveel druk ze uitoefenen. Dat verhoogt de precisie."

Je hebt onlangs ook een NWO Start-up subsidie ontvangen. Wat ben je daarmee van plan?

“Met die subsidie wil ik onze coating verder uitwerken. Deze coating kan onder invloed van licht of een elektrische stroom een vloeistof uitscheiden. Je kunt het zien als een soort kunstmatige huid voor de materialen, die op commando gaat zweten. Met zo’n coating kun je bijvoorbeeld zelfreinigende oppervlakken maken of bewegende onderdelen van een machine smeren, zodat ze soepel blijven bewegen. Zo ver zijn we alleen nog niet, we moeten de chemische structuur eerst nog verder aanpassen. Het oppervlak moet namelijk wel sterk en robuust blijven en alleen op de juiste momenten vloeistof vrij geven. Dat is nog best lastig, maar we gaan ons best doen.”

Wat is nog de grootste uitdaging voor jullie nieuwe materialen?

“De eerste stap is zien waar huidige materialen tekortschieten en bedenken wat ze nog meer moeten kunnen. Als je dan eenmaal een goed idee hebt, moet je ook nog op zoek naar moleculen die de juiste eigenschappen hebben. Dat is nog lang niet zo makkelijk. Maar het allermoeilijkste is het vertalen van de eigenschappen van kleine moleculen naar echte tastbare materialen met diezelfde eigenschappen. Vaak zie je toch dat zo’n enkel molecuul zich heel anders gedraagt dan een materiaal waarin veel van deze moleculen bij elkaar zitten.”

Dit is de Da Vinci-robot. De chirurg bedient rechts op afstand het apparaat dat de operatie uitvoert. Met slimmere materialen kan deze chirurg in de toekomst wellicht nog beter voelen wat hij doet.

Is het dan niet makkelijker om bestaande materialen aan te passen?

“Dat doen we ook, maar daar komen we deels dezelfde problemen tegen. Als je bijvoorbeeld kunststof lichtgevoelig wilt maken, moet je wel een molecuul vinden dat reageert op licht en ook nog goed met je kunststof mengt. En dan is het ook een kunst om te bepalen hoeveel van dit molecuul je kunt toevoegen zonder dat je de eigenschappen van je kunststof te veel verandert en het bijvoorbeeld veel makkelijker breekt. Wij richten ons daarom op een combinatie van bestaande en nieuwe materialen. Beide aanpakken zijn lastig te voorspellen, maar gelukkig werken we samen met chemici die ons kunnen adviseren. En verder is het vaak gewoon een kwestie van proberen.”

Denk je dat we een van jouw materialen over een paar jaar in echte toepassingen terug kunnen vinden?

“Het is al gelukt om verschillende structuren op onze materialen te laten verschijnen, dus dat is een mooie eerste stap. We hebben inmiddels ook contact met mensen uit de virtual reality-wereld, en zij gaan binnenkort een aantal VR-spelers een van onze materialen laten testen. Als dat goed gaat, is een toepassing niet zo ver weg. En ook het onderzoek naar coatings die vloeistoffen kunnen uitscheiden gaat de goede kant op. We hebben het al voor elkaar gekregen om zo’n coating water uit te laten scheiden. We zijn nu in gesprek met onder andere biologen om te kijken wat we hier verder mee kunnen. Misschien is de techniek namelijk ook wel nuttig voor bijvoorbeeld pleisters die langzaam paracetamol of een ander medicijn vrijgeven.

Ik hoop dat onze nieuwe materialen de manier waarop mensen met apparaten communiceren enorm zullen veranderen. Wellicht kunnen we in de toekomst zelfs apparaten met elkaar laten praten, zonder tussenkomst van de mens. Dat is op dit moment mijn ultieme doel. Maar je weet maar nooit, wie weet denk ik er over vijf jaar wel heel anders over. Je moet je leven volgens mij niet te veel plannen, want de onverwachte dingen die je tegenkomt zijn altijd de beste inspiratiebronnen."

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 18 september 2019

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.