Els Zijlstra
Creative Director van Materia

Een echt smart materiaal, het slimste jongetje van de klas, is interactief. Het heeft een processor, een acceptor en een reactor. Afhankelijk van de verandering van de
omgeving, (in temperatuur, vocht, druk, UV straling, magnetisch veld en dergelijke), verandert het materiaal zelf ook. Dat kan een kleur- of vormverandering zijn of het materiaal levert energie. En dat allemaal zonder extern toegevoegde elektriciteit. Dit in tegenstelling tot de elektronisch sensor aangedreven materialen. Ook extreem hoge isolatie, supergeleiding, hoge akoestiek, en CO2 absorbering is heel slim, maar van een andere orde dan de interactieve smart materialen. In ieder geval kunnen ze allemaal worden ingezet om onze toekomstige wereld mooier, comfortabeler, duurzamer, veiliger en effectiever te maken.”

Consumententoepassingen

Zijlstra stelt dat het principe van smart materials ook in de natuur voorkomt. “Non-Newtonian materiaal wordt hard als het onderhevig is aan druk. Voorbeelden zijn zeekomkommers en maïzena. Dat principe zorgt er nu voor dat motorhelmen en beschermende flexibele kleding de druk opvangen wanneer iemand valt. Smart materials zijn niet nieuw en komen al lang voor in hoogwaardige industriële toepassingen. Schokdempers maken gebruik van een magneto-rheologica fluid, wat onder invloed van een magnetisch veld van vloeibaar naar semi-rigide verandert. De echte innovatie materiaal start meestal bij industrieën waar grote belangen spelen, zoals bij defensie, lucht- en ruimtevaart, sport en de medische industrie. Andere sectoren zoals de bouw en consumentenproducten adopteren deze innovaties. Fotochroom of thermochroom materiaal verandert onder invloed van uv-straling of warmte. Een voorbeeld is de bril die automatisch een zonnebril wordt als men buiten komt. Materialen die zelf elektriciteit op kunnen
wekken zijn thermo-, foto- en piezo elektrische materialen. Een laars met thermo-elektrisch materiaal meet het temperatuurverschil tussen de laars en de omgeving en zet deze om in stroom waar bijvoorbeeld de smartphone  onderweg mee opgeladen kan worden.”

Communicerende algen

Nog een voorbeeld: “Piezo-elektrisch materiaal wekt energie op bij drukverschil en kan onder de snelweg worden geplaatst. Het verkeer over de weg wekt daardoor energie op voor de gebouwen in de buurt. Dat is nu nog niet rendabel, maar het kan al wel.” Zijlstra stelt dat natuurlijke principes het altijd winnen van de nagemaakte. “Een zonnecel is nog lang niet zo effectief als de fotosynthese van planten. Er bestaan algensoorten die schoon blijven in een door bacteriën besmette omgeving. Deze algen onderscheppen de ‘communicatie’ tussen de bacteriën die zorgen voor een vieze omgeving en blijven daardoor zelf schoon. Men maakt nu antibacteriële coatings volgens dit principe.”

Excelleren door elimineren

De innovaties en toepassingsmogelijkheden gaan razendsnel. “Het is een proces van continue verbetering en excelleren door negatieve aspecten van een materiaal te elimineren. Duurzaamheid is een essentieel onderdeel van dat proces en dat geldt ook voor het zoeken naar nieuwe materiaalbronnen.” Biobased materialen zoals restmateriaal uit de land-, bos- en tuinbouw zijn nieuwe bronnen. Vezels van tomaten en aubergineplanten in bouwplaten, notendoppen in composiet materiaal, en bioplastics van onder andere zetmeel zijn daar voorbeelden van. Ook andere reststromen worden ontdekt. “Koffie wordt uitsluitend gebruikt om de smaak te extraheren, maar er gaat wel een enorm proces aan vooraf. Circa vijfhonderd miljoen Europeanen drinken gemiddeld zo’n vijf kilo koffie per jaar, de enorme hoeveelheid restmateriaal kan worden toegepast in composiet en textiel. Effectiever omgaan met de productie, het gebruik, het onderhoud en het recyclen van onze producten en materialen is essentieel en daar valt nog een wereld te winnen. De huidige zoektocht naar hernieuwbare energiebronnen geldt ook voor nieuwe grondstoffen. Het moet zichzelf kunnen ‘voortplanten’, zodat de voorraad nooit uitgeput raakt. En dat zijn uiteindelijk wellicht wel de smartest materialen van allemaal. ”