Asfalt en bitumendag 2010

1. Asfalt en bitumendag 2010

2. Zelf herstellende materialen; het concept en de uitvoering Sybrand van der Zwaag TU Delft / IOP Self Healing Materials

3. Materiaalontwikkeling over 120 eeuwen After M.F. Ashby

4. Een objectievere vergelijking • Metal 330 106 • Plastics 170 106 • (- plastic surgery) 44 106 • Plastics (pure) 126 106 • Wood 232 106 • Silicon 44 106 • Concrete 76 106 • Asphalt 16 106 • Holiday 234 106 • Money 678 106 • More 4.020 106 • Less 597 106 # of Google hits* Google search :May 2nd 2010

5. Hoe maken we nu betere materialen ? Performance original Improved grade Time

6. Atomen en molecules worden direct goed op hun plek gelegd en moeten daar dan ook blijven We ontwerpen op het voorkomen van schade Voorkomen is beter dan genezen Kenmerken van hedendaagseconstructie materialen

7. Materiaalgedrag in de praktijk

8. Performance Time Lessen uit de natuur • Cracking • Time dependent degradation • Ingress agressieve substances

9. Oppervlakteschade in de natuur

10. Materialen zijn onderdeel van het geheel. Optimalisatie is op basis van maximale levensduur tegen de laagste energie kosten. De natuur ontwerpt op basis vanSchade beheersing herstellen is beter dan voorkomen ! Materialen in de natuur

11. we maken gebruik van de oude kennis we realiseren ons dat voor zelf herstel we nodig hebben: Tot slot houden we bij het ontwerp rekening met de kenmerken van het materiaal Hoe ontwerpen we Zelf herstellende materialen tijdelijke plaatselijke beweeglijkheid

12. Eenmalig herstel Performance Self healing material Existing materials Existing materials Time

13. Multiple self healing Meervoudig herstel Drop should be compared to effect of ‘safety factor’ Performance original improvement Time

14. Multiple self healing example < 50 years old > 2000 years old

15. Een vloeibaar reparatiemiddel

16. The Scott White approach = epoxy = catalyst = liquid adhesive capsule S.R. White et al, Nature 2002

17. Just cracked

18. 5 seconds later

19. 1 minute later = crosslinking adhesive

20. 45 minutes later = fully crosslinked adhesive

21. 2.5 wt% Grubbs catalyst 5 wt% microcapsules Healing conditions: room temperature, 48 h Self-Healing Epoxy = 90.3%

22. Chemische bindingen die zich zelf weer herstellen

23. + + Molecular processes in reversible networks(Diels –Alder reactions) furan-malemide

24. Self healing coatings based on quadrupole hydrogen bonding Requires an external temperature increase

25. The future is nearer than you may think

26. Zelf Herstellende Metalen

27. Vermoeiingschade in vliegtuigen

28. 1 2 3 2-5. Interaction with mobile dislocation saturated with solute 1. Short crack initiation 4 5 6 6. Precipitate in prior crack site causes crack closure. Hoe voorkomen we de vorming van scheuren in aluminium legeringen? Schut, van Dijk, vd Zwaag

29. Het bewijs dat het kan. + deformation + time

30. Zelf herstellende coatings op turbine bladen

31. Self healing in Thermal Barrier Coatingson turbine blades

32. PYSZ (6-8wt%) TBC alumina TGO BC Ni/Co-CrAlY Substrate Ni-based superalloy The thermal barrier coating system

33. Cracked sample Ti3AlC2

34. Detail of healed crack in TiAlC ceramic Na 7 keer breken toch terug op de oude sterkte

35. Zelf herstellend beton

36. De hulp van bacteriën Spore forming alkaliphylic bacteria

37. Bacterial healing concrete 50% 2 Ca(CHO2)2 + 2 O2>> >> 2 CaCO3 + 2 CO2 + 2 H2O Copious and fast CaCO3production on crack surface

38. Bacterial concrete healing 0.15 mm crack width Before After

39. Impregnation techniques to image the effect of healing Self healing in concrete

40. Slotopmerking

41. Dankzij uw belastinggeld is Nederland nu vooraanstaand in de wereld op het gebied van zelf herstellende materialen 72 Nederlandse bedrijven en 5 universiteiten zijn al betrokken bij het onderzoek De verfindustrie heeft al zijn eerste commerciële product, De betonindustrie is aardig op weg De asfaltindustrie biedt veel mogelijkheden (en komt eraan)