Robots laten zweten met slimme oppervlakken die als kunstmatige huid fungeren

0

411.000 euro voor Danqing Liu voor de ontwikkeling van slimme oppervlakken voor het vrijgeven van geneesmiddelen voor wondgenezing of als kunsthuiden voor robots.

NWO (Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek) heeft via het START-UP-programma drie miljoen euro toegekend aan zeven beginnende onderzoekers in de fysica en chemie. Onder hen Danqing Liu, assistent-professor aan de afdeling Chemische Technologie en Scheikunde van de TU/e. Liu ontvangt bijna 411.000 euro, waarmee slimme oppervlakken worden ontwikkeld die vloeistoffen kunnen afscheiden en uit hun omgeving kunnen opnemen, in reactie op licht of elektrische velden. Deze oppervlakken zullen worden gebruikt om wrijving tijdens de beweging te bestuderen, voor zelfreinigende systemen, en voor robot- en gezondheidstoepassingen.

Geheimhouding is een veelvoorkomend fenomeen in de natuur. De menselijke huid scheidt olie af om ons lichaam te beschermen tegen bacteriën en zweet om onze lichaamstemperatuur te regelen. Vissen scheiden slijmerig slijm uit hun huid af om hun huid te beschermen tegen parasieten en om de wrijving met water te verminderen om sneller te kunnen zwemmen. Geïnspireerd door de huiden van levende wezens ontwikkelt Danqing Liu slimme oppervlakken die onder invloed van omgevingsstimuli, zoals licht en elektriciteit, herhaaldelijk stoffen kunnen afgeven en weer absorberen.
Gecontroleerde afgifte van vloeistof uit het oppervlak is belangrijk voor zelfreinigende systemen, waar het vrijgekomen smeermiddel de bevochtigbaarheid van het oppervlak wijzigt en de aanhechting van verschillende verontreinigende stoffen afstoot. Ook kan het gebruikt worden voor biomedische doeleinden, zoals huidvlekken, om de vochtigheid te controleren en langzaam antibiotica vrij te geven om wonden te genezen. En in een niet al te verre toekomst kunnen slimme oppervlakken zelfs worden gebruikt als ‘kunsthuiden’ van robots.

Robots laten zweten
Wandelen, sporten, voorwerpen verhogen of gewoon stilstaan. Elke keer als we onze spieren gebruiken, produceren ze warmte als bijproduct. Hoe meer we ze gebruiken, hoe meer ze actief moeten worden afgekoeld. Daarom zweten we. Door te zweten wordt water uit ons lichaam gepompt, en als dat water verdampt, koelt het ons af.

Bij robots, vooral bij humanoïde robots die hoge koppelvereisten aan hun motoren stellen, vormt de opgewekte warmte een grote beperking van hun prestaties. Op dit moment lossen ingenieurs dit probleem op door gebruik te maken van ventilatoren of grote radiatoren, die ruimte innemen en massa toevoegen. In de toekomst zouden de slimme oppervlakken die Liu heeft ontwikkeld, gebruikt kunnen worden om kunstmatige huiden te ontwikkelen die “robots kunnen laten zweten, afkoelen en beter presteren”.

Reactieve materialen
Met een brede achtergrond in verschillende disciplines, variërend van elektrische, mechanische en chemische engineering, probeert Liu de kloof tussen moleculaire wetenschappen – zoals synthetische organische chemie – en materiaalkunde te dichten. “Ik ontwikkel nieuwe materialen zoals siliconen, hydrogels en vloeibare kristalpolymeren, op lengteschalen van submicrometers”, legt ze uit. Deze materialen zijn ‘responsief’, wat betekent dat ze externe prikkels kunnen voelen en zich daaraan kunnen aanpassen via ingebouwde sensorische systemen. Deze laatste zijn ofwel intrinsiek aanwezig in de materialen zelf of ze kunnen geïntegreerd worden in de vorm van optische, elektrische of chemische sensoren.

Carrièrestappen en eerdere prijzen
Danqing Liu kwam in 2009 bij de afdeling Werktuigbouwkunde van de TU/e voor haar promotieonderzoek. In 2013, na het behalen van haar doctoraat, trad ze toe tot de afdeling Chemische Technologie en Scheikunde als postdoctoraal onderzoeker. In 2015 werd ze benoemd tot Research Fellow aan het Institute of Complex Molecular Systems. Sinds 2019 is ze assistent-professor in de groep van Stimuli-responsive Functional Materials and Devices onder leiding van prof. dr. Albert Schenning, op de afdeling Chemische Technologie en Scheikunde. Naast de START-UP beurs kreeg Liu een Nederlandse nationale 4TU beurs (2015) en een VENI beurs (2016) van NWO.

Het programma NWO START-UP wil een impuls geven aan nieuwe hoofdonderzoekers, door hen de kans te geven hun creatieve en risicovolle ideeën te verfijnen en een basis te leggen voor toekomstige onderzoeksthema’s en innovaties. Met de toekenning van deze subsidieronde is het START-UP programma beëindigd. Na een recente brief van de minister van Onderwijs, Cultuur en Wetenschap aan de Tweede Kamer worden de via NWO toegekende middelen voor het sectorplan (inclusief de middelen voor START-UP) overgeheveld naar directe overheidsfinanciering. Dit betekent dat de Nederlandse Onderzoeksraad na 2020 geen toegang meer heeft tot deze financiering en deze daarom zal beëindigen.  NWO-financieringsinstrumenten 

Share.

Reageer

CAPTCHA Image

Reload Image

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.