Funktionellt, integrerat, vattenavstötande, poröst och miljövänligt med nya material

I många material gömmer sig ett fascinerande mikrokosmos som nu blottläggs bit för bit av forskarna. I förlängningen kommer detta att ge oss nya produkter, med förbättrade eller annorlunda egenskaper. Vid SSF:s programkonferens Funktionella skikt och ytor och lätta material presenterades många spännande forskningsresultat.

Leif Nyholm

Så kan till exempel grönalger vara utgångspunkt för nya billiga pappersbaserade material för energilagring i batterier och för uppsamling eller separation av olika biomolekyler, berättade professor Leif Nyholm vid Uppsala universitet.

Kompositmaterialet består av ett poröst cellulosaark där ett mycket tunt lager av en elektriskt ledande polymer, polypyrrol, lagts på de enskilda cellulosafibrerna. Genom att kombinera stor yta och tunna polypyrrolskikt kan man åstadkomma batterier med hög jonutbyteskapacitet som snabbt kan laddas upp och ur. Det kan bland annat utnyttjas för att utvinna biomolekyler från olika lösningar, till exempel för att rena blod bättre vid dialysbehandling.

Tung bil drar mer el

El- och hybridbilar tyngs i ordets rätta bemärkelse av batterierna, de väger hundratals kilo, i elsportbilen Tesla hela 450 kg. Leif Asp, forskningschef vid Swerea Sicomp är en av deltagarna i ett treårigt forskningsprojekt som fått bidrag av SSF för att utveckla batterier i kolfiberkompositer som integreras i tak och golv hos framtida bilar. Projektet utvecklar ett helt nytt material som kan lagra elektrisk energi i starka men ändå lättviktiga komponenter.

– I stadstrafik är energiåtgången nära på linjär i relation till bilens vikt, säger Leif Asp. En hälften så tung bil drar bara hälften så mycket el eller bränsle. Så lyckas vi kan vårt projekt innebära en rejäl miljövinst för innerstäderna. För landsvägskörning spelar luftmotståndet en större roll för energiåtgången, men även här får man en kraftig minskning.

Mikael Käll

Sensorer

Ramprojektet Funktionella Elektromagnetiska Metamaterial är ett annat projekt som fick ett treårigt stöd inom SSF:s materialforskningsutlysning. Det fokuserar på utveckling av sensorteknologier för detektion och analys av kemiska och biologiska spårämnen.

– Det här är ett område som är av stor betydelse för både livsvetenskap, materialvetenskap och säkerhetsforskning, säger Mikael Käll, professor vid institutionen för teknisk fysik vid Chalmers.

Han forskar om material som uppvisar resonanser som är ytterligt känsliga för förändringar i omgivningen, ett fenomen som ligger till grund för utvecklingen av nya typer av nanooptiska sensorer. Sensorerna kan användas i en mängd olika sammanhang, till exempel för analys av sjukdomsmarkörer, sprängämnen eller studier av olika typer av materialförändringar på nanonivå.

Charlotte Gustavsson och Debby Chang från Lunds universitet deltog i materialkonferensen.

Porösa material

Flera projekt fokuserar på porösa material, bland annat professor Jan Linnros från KTH. Om porerna fylls med ett annat material uppstår så kallade funktionella material som kan leda till många nya användningsområden. Olika så kallade pormatriser har många tillämpningar; de kan göras vattenavstötande, de kan förbättra kvaliteten inom bildröntgen och de kan ge membran som kan bli kärnan i nästa generations DNA-sekvenseringstekniker. Charlotta Turner, professor vid Lunds universitet, utvecklar också vattenavstötande tekniker.

Friktion och korrosion kostar stora pengar inom industrin. I ett industrialiserat land räknar man med att bara metallkorrosion kostar i storleksordningen ett par procent av BNP. Kan friktionen minskas i olika processer minskas också energiåtgången i paritet med detta. Här finns alltså stora vinster att göra menade professor Per Claesson vid KTH som leder SSF-projektet Mikrostruktur, korrosion och friktion.

Paneldebatt

Eva Regårdh