Je leest:

Leidenaar op atomair niveau op zoek naar galvanische geheimen

Leidenaar op atomair niveau op zoek naar galvanische geheimen

Auteur: | 10 november 2006

Onderzoeker Marcel Rost van het Leids Instituut voor Onderzoek in de Natuurkunde (LION) gaat zich samen met een consortium van grote en kleine bedrijven verdiepen in het de manier waarop galvanische coatings (‘deklagen’ of beschermlagen) tot stand komen. Hij krijgt daarvoor een subsidie van bijna 1 miljoen euro van de Technologiestichting STW.

De galvanotechniek is een industrietak waar ambacht en technologie om de eer strijden. In grote baden met chemische oplossingen krijgen materialen onder invloed van een elektrische spanning een beschermend of verfraaiend metallisch deklaagje. Met het resultaat komt iedereen vrijwel dagelijks in aanraking: verchroomde auto-onderdelen zoals wieldoppen, sanitair componenten zoals de douchekop en waterkraan, vergulde en verzilverde sieraden, elektrische verbindingen in computeronderdelen en nog veel meer.

Het galvanisch opgebrachte deklaagje is het resultaat van de migratie van atomen uit de oplossing naar het materiaaloppervlak. De industrie is de afgelopen decennia zeer goed geworden in procesbeheersing, zodat coatings zijn te produceren met uiteenlopende eigenschappen zoals glans, plakkerigheid en hardheid. Maar de galvanotechniek heeft nog een hoog ambachtelijk gehalte met veel trial-and-error kennis: door stofje A erbij te doen, krijgt de coating eigenschap B. Maar waarom dat zo is, is vaak nog een mysterie – systematische kennis ontbreekt.

Kijkje in een typisch galvanotechnisch bedrijf, hier in een hal met baden voor het verchromen. Beeld: www.euro-shopdesign.de

Ook omdat lang niet altijd sprake is van milieuvriendelijke coatingchemicaliën en hulpstoffen is het zinvol op atomair niveau kennis te verwerven van de coatingprocessen. Op basis van wetenschappelijke inzichten hoopt de industrie gericht op zoek te kunnen gaan naar geschikte alternatieven. De Europese milieu-wetgeving wordt steeds strenger en verschillende veelgebruikte coatings zullen de komende tijd niet meer gemaakt mogen worden.

Wereldrecord snel scannen

De Leidse natuurkundig onderzoeker Marcel Rost gaat nu voor diverse coatingbedrijven het coatingproces bekijken onder geavanceerde scanning-probemicroscopen. Bij de groep voor Interface Physics (grensvlak natuurkunde) beschikken Rost en zijn collega’s Joost Frenken en Tjerk Oosterkamp over gevanceerde apparatuur voor live microscopie op videosnelheid onder industriële omstandigheden. De Leidse universiteit claimt in een nieuwsbericht dat zulke faciliteiten nergens anders ter wereld beschikbaar zijn.

Een scanning-probe-microscoopafbeelding van een dunne laag goud, waarbij afzonderlijke atomen kunnen worden gezien. Deze opname is gebruikt om te begrijpen waarom oppervlakken soms ruw zijn en soms glad. De verandering in gladheid kan dankzij dit onderzoek begrepen worden uit de structuur van de dunne laag. Beeld: Universiteit Leiden

Rost kijkt met zijn supersnelle microscoop naar atoomlagen waarop hij de individuele atomen kan zien rondwandelen. Dankzij allerlei technische snufjes en extreem goede elektronica heeft Rost samen met de onderzoeksgroep het wereldrecord snel scannen met dit type microscoop op zijn naam staan, waardoor hij als een van de eersten in de wereld in plaats van plaatjes, ook videosnelheid filmpjes kan maken. Op deze manier is precies te zien wat er gebeurt op een oppervlak, in plaats van afhankelijk te zijn van de grove of indirecte methoden die eerder altijd gebruikt werden.

Sprong voorwaarts

Als duidelijk is wat de individuele atomen van het coatingmateriaal precies doen, hoopt Rost vervolgens te kunnen begrijpen hoe een grote hoeveelheid atomen zich zal gedragen en zelfs voorspellen wat een ander soort atoom zou doen als dat zou worden opgebracht. Dit is belangrijk is voor de industrie. In plaats van ambachtelijk uitproberen en door vallen en opstaan wijs worden, is dan van te voren in te schatten of wat bedacht is ook echt gaat werken. Dat zou voor de galvanotechniek een belangrijke sprong voorwaarts kunnen betekenen.

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 10 november 2006

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.