Materialen
- TU Delft en Materialen

Materialen

Het stenen tijdperk, de bronstijd, de ijzertijd. Het dominante materiaal is zo belangrijk voor het aanzien van een bepaald tijdperk dat het tijdperk er vaak zelfs naar genoemd is. Zo zijn we veruit het grootste deel van onze geschiedenis op steen aangewezen geweest. Zo’n tienduizend jaar geleden werd de metaalbewerking uitgevonden. Daarna zijn die metalen eeuwenlang dominant geweest, natuurlijk naast andere materialen als hout. Pas vanaf de 19e eeuw kwam er een nieuwe klasse van materialen bij, de kunststoffen, waarvan bakeliet de eerste vertegenwoordiger was. Het vakgebied van de kunststoffen is nog in volle ontwikkeling, en ook aan metalen wordt nog heel veel onderzoek verricht. Recent zijn ook de combinaties van kunststoffen en metalen sterk in de belangstelling komen te staan (de composieten). Ook de productie van vezels heeft een grote vlucht genomen, met bijvoorbeeld glasvezels en aramidevezels.

Materiaalkunde is, dat moge duidelijk zijn, een enorm uitgestrekt onderzoeksgebied met fraaie mogelijkheden. Momenteel er is een tweetal zwaartepunten aan te wijzen in het materiaalkundig onderzoek: enerzijds de ontwikkeling van lichte materialen (die tegelijkertijd sterk zijn) en anderzijds de ontwikkeling van zelfherstellende materialen.
Een mooi voorbeeld van het eerste type onderzoek is het materiaal Glare (ontwikkeld aan de TU Delft). Dit revolutionaire laminaatmateriaal bestaande uit laagjes aluminium en glasvezel en dat meer en meer ‘gewoon’ aluminium verdringt uit vliegtuigen, waardoor die lichter en dus zuiniger worden, zonder dat ze sterkte inleveren. Airbus past het materiaal toe in de nieuwe superjumbo A380.

Het tweede zwaartepunt in de materiaalkunde ligt momenteel bij zogenaamde zelfherstellende materialen. Dat zijn dus materialen die zichzelf na een beschadiging repareren. De natuur is daarbij, zoals bij zoveel materiaalkundig onderzoek, een belangrijke inspiratiebron voor onderzoekers. Natuurlijke materialen, bijvoorbeeld de menselijke huid, hebben immers vaak de eigenschap dat ze zichzelf kunnen herstellen. De grote vraag in de wetenschap is nu hoe deze eigenschap na te bootsen in ‘dode’ materialen. Als het lukt zijn de mogelijkheden enorm. Stelt u zich eens voor: een brug van beton dat zichzelf grotendeels kan herstellen nadat het is beschadigd. Of een aluminium vliegtuig dat zo weinig heeft te lijden van metaalmoeheid dat er nooit scheurtjes in ontstaan. Of neem zonnepanelen. Daarvan zou je willen dat je ze enkel hoeft te installeren en ze niet ieder jaar hoeft te vervangen vanwege slijtage door weersinvloeden. Asfalt zou, in een ideale wereld, eigenlijk zelf moeten voorkomen dat er gaten in het wegdek komen.

Het is technisch zeker uitvoerbaar (en tot op zekere hoogte al gerealiseerd) om beton vol te stoppen met kleine bolletjes droog cement. Ontstaat er een scheur in het beton, dan opent het bolletje zich en reageert met water uit de omgeving, zodat de scheur in de kiem gesmoord wordt. Voor metalen, composieten en kunststoffen bestaan weer heel andere principes om te komen tot spontaan herstel van schade.
Het idee van zelfherstellende materialen oogt nu wellicht nog even futuristisch als Glare ooit, maar daarom is het niet minder werkelijk. In juli 2005 is er al een brug opgeleverd in Japan met zelfherstellend beton in het rijoppervlak.