Hightech systemen & materialen. Nanomaterialen & Functionele Coatings

Hightech systemen & materialen

Nanomaterialen & Functionele Coatings

Dit is een uitgave van het projectteam van Innovatie Zuid. Dit project wordt mede mogelijk gemaakt met financiële steun uit het Europees Fonds voor Regionale Ontwikkeling in het kader van OP-Zuid.

www.innovatiezuid.nl

Colofon

Innovatie Zuid November 2012 Thema Hightech systemen & materialen: Nanomaterialen & Functionele Coatings Samengesteld door Bart van den Berg, NanoHouse Eindredactie Hans van Eerden, Van Eerden Tekst In opdracht van NV Brabantse Ontwikkelings Maatschappij NV Industriebank LIOF NV Economische Impuls Zeeland Syntens Contactpersoon NV Industriebank LIOF Charles Mevis, [email protected] Concept en grafisch ontwerp Something New Djordi Luymes en Marc Buijs www.something-new.nl Oplage 50 exemplaren Rechten De uitgever kan op generlei wijze aansprakelijk worden gesteld voor enige eventueel geleden schade door foutieve vermelding in deze roadmap. © Copyright 2012, BOM. Niets aan deze uitgave mag worden overgenomen in welke vorm dan ook zonder nadrukkelijke toestemming van de uitgever. Dit project wordt mede mogelijk gemaakt met financiële steun uit het Europees Fonds voor Regionale Ontwikkeling in het kader van OP-Zuid.

Innovatie Zuid - Roadmap Nanomaterialen & Functionele Coatings

Inhoudsopgave Proloog

4

Voorwoord

6

Leeswijzer

7

Samenvatting

8

1

Introductie nanotechnologie

12

1.1

Wat is nanotechnologie?

13 13

1.2

Nieuwe functionaliteiten

1.2.1

Kleine afmetingen

13

1.2.2

Klein volume

14

1.2.3

Groot specifiek oppervlak

14

1.2.4

Nieuwe materiaalstructuren met nieuwe eigenschappen

14

1.2.5

Quantumeffecten

14

1.3

Marktgebieden

15

1.4

Evolutie in de ontwikkeling van nanotechnologie

16

1.5

Mondiale R&D-inspanningen

17

1.6

De nanotechnologiewaardeketen

18

2

Karakterisering van nanomaterialen

20

2.1

Wat zijn nanomaterialen?

21

2.2

Enkele nanomaterialen belicht

23

2.2.1

Nanokeramische materialen

23

2.2.2

Nanogestructureerde metalen

24

2.2.3

Koolstofgebaseerde nanomaterialen

24

2.2.4

Nanocomposieten

26

2.2.5

Nanopolymeren

26

2.3

Risico’s

27

3

Functionele coatings, een overzicht van functionaliteiten

30

3.1

Markten

31

3.2

Enkele functionaliteiten

31

3.2.1

Zelfreinigende coatings (bionisch)

32

3.2.2

Zelfreinigende coatings (fotokatalytisch)

33

3.2.3

Antivuil- en easy-to-clean-coatings

33

3.2.4

Antikras/beschadiging/corrosie-coatings

34

3.2.5

Antimicrobiële en antibacteriële coatings

35

3.2.6

Antivingerafdrukcoatings

36

3.2.7

UV-absorberende coatings

36

3.2.8

Thermische barrière-coatings

37

4

Kansen voor functionele coatings in Zuid-Nederland

38

4.1

Easy-to-clean en zelfreinigend (fotokatalytisch)

39

4.2

Antivingerafdruk

41

4.3

UV-absorberend

42

4.4

Antimicrobieel

43

5

Conclusie

46

Business development support

48

Bronnen

49


Proloog

4


“

Nanotechnologie ontwikkelt zich sterk en biedt grote mogelijkheden, maar nanoproducten zijn vaak moeilijk om mee te werken. Ook is het niet altijd mogelijk een eenduidige schatting van het businesspotentieel te maken. Daarom wil ik startende ondernemers waarschuwen: stel je continu de vraag:

‘Nano of niet, wat is de markt voor dit product?’ Zet desnoods je eigen

“

Als starter moet je je realiseren dat je grondstoffen nodig hebt en daarvoor moet je bij de grote jongens zijn, zoals Bayer. Voor hen zijn wij MKB’ers ‘peanuts’ en het rondsturen van stalen is gewoon een kostenpost. Het is de kunst om samen te werken met anderen. Als bedrijvencluster beteken je meer en je kunt

veronderstellingen rigoureus over-

gebruik maken van elkaars

boord en vernieuw je denkwijze.

contacten bij ‘de groten’.

“

“

Edwin Currie Directeur, Kriya Materials (Chemelot Campus)

“

Nanotechnologie is een platformtechnologie die veel belooft én kan.

Mark Swinnen Salesdirecteur, All Chemie Belgium/ACB (Lummen, België)

“

Oorspronkelijk hadden wij alleen een autoschadebedrijf, ABS

De mensheid kan er enorm veel

Beckers & Mulder. Op zoek naar

profijt van hebben. Als je ermee

verbreding kwamen we bij

bezig wilt gaan, is het zaak je te

anti-graffiti-coatings uit en

laten leiden door de kansen die de

toen al snel bij nanocoatings,

technologie biedt, maar tegelijk te

omdat die gewoon een hoop

kijken naar de mogelijke risico’s

voordelen hebben. Om onze

ervan. Dat vereist transparantie in

‘vindbaarheid’ in de coatingmarkt

je hele waardeketen.

te vergroten, hebben we Nano

“

Jack Smeets SHE exposure specialist, DSM Resolve (Chemelot Campus)

“

Coatings Europe opgericht.

Robert Beckers Mede-eigenaar, Nano Coatings Europe (Landgraaf)


5

Voorwoord De ontwikkeling van nanotechnologie heeft in de afgelopen twintig jaar een hoge vlucht genomen. Allereerst in de wetenschappelijke wereld, maar aansluitend niet minder snel in de industrie. Er is inmiddels een echte nanotechnologie-industrie ontstaan die nanodeeltjes produceert, de benodigde productie- en inspectiemiddelen bouwt en nanogebaseerde producten vervaardigt. Zo opereert de halfgeleiderindustrie, dankzij de steeds verdergaande schaalverkleining, inmiddels stevig in het nanodomein. Daarnaast hebben met name de koolstofnanobuisjes (carbon nanotubes, ontdekt in 1991) duidelijk gemaakt dat nanostructuren bijzondere eigenschappen vertonen met vele nieuwe toepassingsmogelijkheden. Sindsdien is er een ontdekkingstocht op gang gekomen die nog steeds voortduurt. Op veel terreinen heeft dit tot belangrijke innovaties en nieuwe producten geleid en het einde is nog niet in zicht. In 2006 verscheen de kabinetsvisie “Nanotechnologieën, van klein naar groots”. Daarin gaf de Nederlandse regering onder meer aan dat de economische potenties van nanotechnologie bijzonder groot zijn. Nanotechnologie vormt een belangrijke groeimarkt en naar verwachting zal de wereldwijde verkoop van ‘nanoproducten’ groeien naar een omvang van ruim € 2.000 miljard. Met nanotechnologie komen dus enorme groeiversnellingen in zicht voor verschillende domeinen. De Innovatie Zuid-partners hebben vastgesteld dat initiatieven op het gebied van nanotechnologie kansrijk lijken en gestimuleerd dienen te worden. Met deze Roadmap willen wij een beknopt overzicht geven van een aantal kansen en risico’s van nanotechnologie en meer specifiek van het domein nanomaterialen. Binnen het brede scala aan mogelijke materialen wordt extra aandacht besteed aan functionele coatings, omdat dit deelgebied de beste kansen biedt voor nieuwe bedrijvigheid op korte termijn. De Roadmap heeft als doel om met name het MKB in Zuid-Nederland te informeren over de kansen die nanomaterialen en vooral functionele coatings bieden. Tevens willen wij u graag inspireren om de kansen daadwerkelijk te (gaan) verzilveren. Daartoe zullen wij verschillende bijeenkomsten organiseren, waarbij wij u graag in contact brengen met interessante marktpartijen. Wenst u nadere informatie, dan ben ik u graag van dienst. Charles Mevis Projectmanager Ontwikkeling & Innovatie, NV Industriebank LIOF en contactpersoon vanuit Innovatie Zuid voor deze Roadmap

6


Leeswijzer Nanotechnologie is een even veelbelovend als breed terrein. Inherent aan een buzzword als ‘nano’ is dat een ieder er z’n eigen beelden bij heeft en dat het al gauw een containerbegrip wordt. Deze Roadmap start daarom in Hoofdstuk 1 met een introductie van de nanotechnologie in al haar facetten, van functionaliteiten tot toepassingsgebieden/markten, van R&D tot waardeketen. Hoofdstuk 2 vernauwt de scope tot de nanomaterialen en introduceert daarvoor de definitie en classificatie. Vervolgens worden verschillende soorten nanomaterialen uitgebreid besproken. Tot slot komen aan bod de mogelijke risico’s die aan nanomaterialen zijn verbonden en hoe daarmee om te gaan. Gelet op de kansen voor het Zuid-Nederlandse bedrijfsleven focusseert deze Roadmap binnen het brede scala aan nanomaterialen op de zogeheten functionele coatings. Hoofdstuk 3 start vanuit het businessperspectief met een beschrijving van interessante markten. Daarna volgt een overzicht van diverse functionaliteiten van nanocoatings. Hoofdstuk 4 spitst dit verder toe op vier functionaliteiten en identificeert concrete product-marktcombinaties voor kansrijke toepassingsgebieden. Het hoofdstuk biedt een eerste aanzet tot new business development. Voor verdere support kunnen ondernemers bij Innovatie Zuid aankloppen.


7

Samenvatting

8


Het afgelopen decennium heeft de nanotechnologie zich in hoog tempo ontwikkeld van een opkomend wetenschappelijk vakgebied tot één van de meest veelbelovende technologieën voor de toekomst. En met de groeiende stroom van nieuwe op nanotechnologie gebaseerde producten zal het belang alleen nog maar toenemen. Wetenschappers, bedrijven, financiers en politici zien – wereldwijd – nanotechnologie als een doorbraaktechnologie die een nieuwe bron van economische groei zal zijn. De impact van nanotechnologie op de Nederlandse economie kan vergelijkbaar of zelfs groter worden dan die van ICT. Nanotechnologie is het geheel van nieuwe, opkomende technologieën die stoffen en processen op nanoschaal kunnen manipuleren. Over het algemeen beslaat de nanoschaal afmetingen kleiner dan 100 nanometer; één nanometer is een miljardste meter. Op de nanoschaal krijgen materialen door genoemde manipulatie totaal nieuwe eigenschappen, die bestaande producten van additionele toegevoegde waarde voorzien. Het is goed te beseffen dat nanotechnologie alle technologieën bestrijkt die werkzaam zijn op de nanoschaal (onder meer elektronica, biotechnologie, synthese en analyse). Het is geen solitaire technologie, maar een ‘enabling technology’, die altijd wordt geïntegreerd in grotere componenten, systemen en producten. Nanotechnologie realiseert daarmee toegevoegde waarde in alle sectoren van de economie, van energie, chemie en life sciences tot automotive en elektronica. Daarom investeren overheden en bedrijven wereldwijd miljarden euro’s in nanotechnologie. Duitsland, België, Nederland en Engeland zijn voorbeelden van Europese landen die fors investeren in onderzoek. Nanotechnologie leeft als thema. Op korte termijn biedt nanotechnologie onder meer kansen voor het exploiteren van bestaande nanomaterialen. Diverse nanomaterialen zijn op industriële schaal beschikbaar; een continue stroom van nieuwe nanomaterialen zal nog worden geïntroduceerd. Wetenschappers verrichten dagelijks onderzoek naar deze nieuwe nanomaterialen en hun eigenschappen. De integratie van de reeds industrieel beschikbare nanomaterialen genereert toegevoegde waarde. Een sector die vooruitstrevend is met het integreren van nanodeeltjes is de ‘oppervlaktesector’. Deze sector realiseert met nanomaterialen additionele eigenschappen in coatings, voor toepassingen in de markten voor onder meer energie, verpakkingen, bouw en life sciences. Kansen zijn er voor bedrijven die deze eigenschappen willen ontwikkelen, toepassen en commercialiseren. De regio die in staat is dergelijke eigenschappen te ontwikkelen en te integreren in producten, zal een economische voorsprong ontwikkelen. Zuidoost-Nederland, gelegen in de Euregio Maas-Rijn, zou zo’n regio kunnen zijn, met name vanwege de zeer grote dichtheid van kennisinstellingen, multinationals en maakindustrie. Essentieel voor succes is wel dat de complete kennis- en businessketens in de regio tot samenwerking komen in een goed gedefinieerd economisch en technologisch gebied, met duidelijke doelstellingen en gevoed door een gezonde ambitie. De economische mogelijkheden van nanotechnologie succesvol benutten, vergt het maken van keuzes. Deze Roadmap doet voorstellen voor een aantal initiatieven om te komen tot nieuwe product-marktcombinaties. Daarbij zal het zaak zijn om te focussen op een beperkt aantal eigenschappen in relatie tot producten. Geadviseerd wordt om te focusseren op easy-to-clean, antivingerafdruk, UV-absorberend en antimicrobieel. Het streven is te komen tot ‘room-with-aview sessies’ en clusters van bedrijven en kennisinstellingen die de gehele waardeketen bestrijken. Elk cluster heeft dan als doel te komen tot één product-marktcombinatie.


9

Voor het faciliteren van kennisontwikkeling op de lange termijn, luidt het advies een kennisagenda te ontwikkelen. Het Brainport-gebied en het aanpalende Euregionale grensgebied kennen reeds verschillende professionele structuren/overlegorganen die een rol zouden kunnen spelen in het formuleren van deze agenda en de operationalisering ervan. Voor het behalen van optimaal rendement uit de kansen van nanotechnologie en de bestaande structuren, is het vervolgens raadzaam om extra krachten te bundelen. Het bundelen en breed beschikbaar maken van de aanwezige kennis en kunde bij bedrijven en kennisinstellingen en het operationaliseren van kennis- en productontwikkeling zal een versnelling in de genoemde ontwikkeling bewerkstelligen. Alleen zo kan de reeds beschikbare expertise en ervaring optimaal worden benut. De elementen zijn aanwezig om in Zuid-Nederland de kansen voor nanotechnologie succesvol op te pakken. Gelet op het bovenstaande zal het zwaartepunt van de activiteiten komen te liggen in het Brainport-gebied en de Euregio Maas-Rijn.

10



11

1

12

Introductie nanotechnologie


1.1 Wat is nanotechnologie? Nanotechnologie is het geheel van nieuwe, opkomende technologieën die stoffen en processen op nanoschaal kunnen manipuleren. Over het algemeen beslaat de nanoschaal afmetingen kleiner dan 100 nanometer; één nanometer (nm) is een miljardste (10-9) meter. Nanotechnologie bestrijkt alle technologieën die werkzaam zijn op nanoschaal. Het is geen solitaire technologie, maar een ‘enabling technology’, die altijd wordt geïntegreerd in grotere componenten, systemen en producten. Er zijn vier kerndomeinen te onderscheiden: materialen, productie, analyse en integratie. Materialen Nanomaterialen hebben afmetingen tussen ongeveer 1 en 100 nanometer. Zij hebben minstens één eigenschap die hen anders maakt dan het corresponderende bulkmateriaal. Zinkoxide bijvoorbeeld wordt op nanoschaal transparant, in bulk is het wit. Productie De productietechnieken van nanomaterialen verschillen van die van bulkmaterialen. Betere productietechnieken zijn nu in ontwikkeling om materiaaleigenschappen beter te kunnen begrijpen en een hoge kwaliteit te kunnen realiseren. Analyse Het realiseren van globale standaarden leidt tot verbetering van de analysemogelijkheden. Data kunnen zo wereldwijd worden ontwikkeld en vergeleken. Integratie Ontwikkelde en geproduceerde nanomaterialen moeten worden geïntegreerd in producten om gebruikers te laten profiteren van de nieuwe eigenschappen. In dit domein liggen kansen voor bedrijven om hun winstgevendheid te stimuleren en concurrerend te blijven.

1.2 Nieuwe functionaliteiten Miniaturisering tot op micro- en nanoniveau leidt tot kleinere producten die erg geschikt zijn voor massaproductie, dus productie tegen lage kosten. ‘Nanonisering’ kan echter ook resulteren in compleet nieuwe functionaliteiten, die niet mogelijk zijn op micro- of macroniveau. Deze nieuwe functionaliteiten vinden hun oorsprong in diverse eigenschappen, zoals hieronder nader toegelicht. 1.2.1

Kleine afmetingen

Kleine afmetingen (millimeter > micrometer > nanometer; oftewel duizendste > miljoenste > miljardste meter) zijn nodig om steeds grotere prestaties van elektronische apparaten en sensoren te kunnen realiseren. Heel kleine afmetingen scheppen mogelijkheden voor: snelle schakelingen en hoge functionele dichtheid (nano-elektronica, hoge geheugendichtheid, lab-on-a-chip); functie-integratie: sensoren, DSP (Digital Signal Processing), integratie van radio, geheugen en vermogen; efficiënt en snel transport van elektronen, fotonen (optisch en warmte) en moleculen; kleine en lichtgewicht apparaten en sensoren, draagbaar, overal en altijd (‘smart’ dus); massaproductie: grote aantallen, lage kosten, wegwerpitems; hoge gevoeligheid: moleculaire sensoren met nanodraden en nanocantilevers; speciale oppervlakte-effecten zoals het lotus-effect.


13

1.2.2

Klein volume

Een klein volume (microliter > nanoliter > picoliter; een picoliter is een miljoenste van een miljoenste liter) is vooral voordelig voor apparaten die op basis van vloeistoffen werken, zoals chemische analyseapparatuur en chemische reactoren. Klein heeft de volgende voordelen: snelle reactietijden; grote doorvoer (high throughput); multi-parallel analyseren, matrix-arrays; minder chemisch afval. Miniaturisering van sensoren naar nano-afmetingen brengt het sensorelement in hetzelfde bereik qua afmetingen als de te detecteren moleculen. Dit is erg gunstig vanwege: hoge gevoeligheid, richting monomoleculaire detectie; grote signaal-ruisverhouding. 1.2.3

Groot specifiek oppervlak

Met een groot specifiek oppervlak (> 1.000 m2 /gram) kan een nanomateriaal een grote invloed uitoefenen op zijn omgeving. Dit heeft de volgende voordelen: grote adsorptiecapaciteit, voor (gas)opslag en filtratie; mechanische versterking, betere barrière-eigenschappen; katalytische effecten. 1.2.4

Nieuwe materiaalstructuren met nieuwe eigenschappen

Materialen op nanoschaal fabriceren, structureren en beheersen leidt tot structuren met nieuwe of betere eigenschappen: Betere mechanische en elektrische eigenschappen dankzij een perfecte, foutloze materiaalstructuur; soms uitzonderlijke mechanische en elektrische geleidbaarheid, zoals voor koolstofnanobuisjes met een hoge sterkte en gesponnen nanobuisvezels. Een groot uitwisselend oppervlak, leidend tot een unieke chemische oppervlakteactiviteit. Dit is van belang voor sensoren, katalyse, absorptie en het vermogen om de moleculaire kristalstructuur van de matrix in composieten te beïnvloeden, zoals in zeer sterke en duurzame nanocomposieten. Moleculaire interactie: de afmetingen van nanodeeltjes leiden tot moleculaire interacties met andere moleculen. Dit verschijnsel is te gebruiken voor moleculaire labeling, incapsulering, moleculaire adsorptie en moleculaire dragers, en als chemische mal (‘template’) voor materiaalgroei. Nieuwe materialen: nieuwe deeltjes, onbekend in de natuur, kunnen worden geproduceerd met nieuwe eigenschappen, zoals koolstofnanobuisjes en geleidende nanofibers. 1.2.5

Quantumeffecten

In kleine besloten materiaalholtes op nanoschaal treden quantumeffecten op die zich goed lenen voor diverse optische en optomechanische effecten: ‘quantum wells/dots’ voor efficiënte fotonen (licht) -emissie dan wel -sensing; hoge-dichtheid magnetisch geheugen; (super)geleiding.

14


1.3 Marktgebieden Bijgaand schema geeft een beknopt overzicht van de marktgebieden voor nanoproducten en voorbeelden van (huidige) producten. Nanotechnologie speelt in al deze sectoren een rol. Kennisdeling tussen de sectoren versnelt de research- en commercialisatieprocessen. Bijkomend voordeel is dat door samenwerking met partners uit andere sectoren nieuwe, verrassende ideeën kunnen ontstaan.

NEMs

Sub-50nm-structuren

Ultra-precisieprocessen

Röntgenoptica CNT-composieten

SXM Nano-analyse

Diodelasers Magnetische vloeistof

Functionele coatings

Nanotubes

Quantumdot-zonnecellen

Nanodeeltjes

Chemie / materialen

Nanomembramen

Energie / milieu

DSC

Waterstofopvang

Aflevering medicijnen Weefselreparatie

Precisiemechanica / optiek / analyse

Biochips

Magnetische hyperthermia

Röntgencontrastmiddel

Medisch / Life Science

Moleculaire kankerdetectie Interferentieverf

Nanodeeltjes autobanden

Omschakelbare verf

Antireflectiecoatings

Automobielen

Nanocomposieten Moleculaire elektronica

Millipede

CNT-FED

Spintronics

GMR-sensoren

Elektronica / ICT

OLED MRAM / FRAM

Concept 10-15 jaar

Prototype 5-10 jaar

Applicatie 0-5 jaar

Distributie Marktintroductie

Ontwikkelingen en toepassingen in de nanotechnologie en hun huidige stadium op de tijdlijn van concept naar markt.

“Nano of niet, wat is de markt voor dit product?” “Kriya Materials maakt hoogwaardige filmtoepassingen van nanodeeltjes van metaaloxides, waaronder antistatische, warmtewerende, UV-bestendige en krasvaste coatings. Kriya coatings vinden onder meer toepassing op LCD-televisieschermen. Coatings voor warmtewerende folies is een ander snelgroeiend segment. Deze behoren tegenwoordig tot de standaarduitrusting op het raam van nieuwe gebouwen en ook autoruiten zijn ermee bekleed. Dit kan natuurlijk grote energiebesparingen opleveren. Nanotechnologie ontwikkelt zich sterk en biedt grote mogelijkheden, maar nanoproducten zijn vaak moeilijk om mee te werken. Ook is het niet altijd mogelijk een eenduidige schatting van het businesspotentieel te maken. Daarom wil ik startende ondernemers waarschuwen; stel je continu de vraag: ‘Nano of niet, wat is de markt voor dit product?’ Het antwoord ligt lang niet altijd meteen voor de hand. Beschouw altijd kritisch je eigen veronderstellingen. Zet ze desnoods rigoureus overboord en vernieuw je denkwijze.” Edwin Currie Directeur, Kriya Materials (Chemelot Campus)


15

1.4 Evolutie in de ontwikkeling van nanotechnologie Michael Roco (National Nanotechnology Initiative, USA) verwacht dat de ontwikkeling van de nanotechnologie zal evolueren van de huidige passieve nanomaterialen en nanostructuren (fase 1) in de richting van actieve nanostructuren (fase 2), gevolgd door de ontwikkeling van nanosystemen (fase 3) en uiteindelijk moleculaire nanosystemen (fase 4). Wetenschappers ontdekken nog elke dag nieuwe nanostructuren, die leiden tot nieuwe eigenschappen. Het vaststellen en toepassen van deze nieuwe nanostructuren en hun eigenschappen zal leiden tot een continue upgrading en verbetering van producten. Passieve nanostructuren In de voorbije periode zijn er vooral producten ontwikkeld op basis van passieve nanomaterialen. Voorbeelden zijn TiO2- en ZnO-nanodeeltjes in zonnebrandmiddelen, koolstofnanobuizen voor meer stijfheid in composieten, en zelfreinigende en waterafstotende coatings op producten als glas, metaal, hout en textiel. Elk van deze producten maakt gebruik van een unieke eigenschap van het materiaal, maar het nanomateriaal zelf blijft statisch zodra het is opgenomen in het product. Actieve nanostructuren Actieve nanostructuren veranderen tijdens het gebruik en reageren op veranderingen in de omgeving. Het gaat bijvoorbeeld om nanodeeltjes die zelf kankercellen kunnen vinden en vervolgens een bijgevoegd medicijn afgeven; om nanodeeltjes ingebed in bouwmaterialen die onder druk een epoxylijm kunnen afgeven voor reparatie van inwendige scheuren; of om samengestelde laagjes van verschillende nanomaterialen die reageren op zonlicht of mechanische trillingen en een spanning afgeven (fotovoltaïsche cellen, piezo devices). Producten in deze fase vereisen een beter begrip van de wijze waarop de nanostructuur van een materiaal de functionele eigenschappen bepaalt. Nanosystemen In deze fase werken meerdere nano-eenheden samen om te komen tot een uiteindelijk doel. Voorbeelden zijn eiwitten of virussen die op moleculaire schaal kleine batterijen assembleren en nanodeeltjes die zichzelf assembleren tot een nanostructuur waarop bot- of andere weefsels kunnen groeien. Vele kleine sensoren verspreid over een gebied kunnen de aanwezigheid en het gedrag van mensen en dieren detecteren (‘smart dust’). Kleine nanodevices kunnen kankercellen zoeken en de kankeractiviteit verstoren. In dit stadium wordt er grote vooruitgang verwacht in de robotica en biotechnologie. Ook in de nieuwe generatie informatietechnologie zal dit soort producten verschijnen. Moleculaire nanosystemen In deze fase worden complete apparaten op moleculaire en atomaire schaal gemaakt, leidend tot “ongekend inzicht in en beheersing van de elementaire bouwstenen van alle natuurlijke en door de mens gemaakte dingen” (Michael Roco). Voorbeelden zijn multifunctionele moleculen, katalysatoren voor de synthese en besturing van zelfvormende nanostructuren, en subcellulaire interventies. In dit stadium zullen producten ontstaan waarin veel functionaliteiten zijn geïntegreerd, zoals elektriciteitsopwekking, informatieverwerking en communicatie en diverse mechanische functies. Nanodevices kunnen dan bijvoorbeeld zelfstandig een gebied doorzoeken en gevaarlijke materialen onschadelijk maken. Nanorobots kunnen door het lichaam reizen en beschadigde cellen detecteren, markeren en zo nodig repareren. Computers kunnen werken door hersengolven te lezen.

16


Voor commercialisering van deze nanomaterialen is productie op industriële schaal van essentieel belang. Het valt te overwegen om op regionaal niveau pilot-lijnen te creëren om de wetenschappelijk ontwikkelde nanomaterialen op grotere schaal te kunnen produceren, en om applicatietesten versneld te faciliteren.

1.5 Mondiale R&D-inspanningen Wereldwijd vindt er onderzoek naar nanotechnologie plaats. De grote uitdaging is de nieuwe inzichten die dit onderzoek oplevert om te zetten naar producten. De VS heeft met 28% het grootste aandeel in mondiale investeringen in nanotechnologie (volgens cijfers uit 2005 die in grote lijnen nog actueel zijn), gevolgd door de Japanse markt met 24%. Het totale aandeel van WestEuropese landen is circa 25%, met de grootste investeringen in Duitsland, Engeland en Frankrijk. China, Zuid-Korea, Canada en Australië leveren de grootste bijdragen aan de resterende 23%. Onderstaand een overzicht van de activiteiten in enkele landen. Nederland Onderzoeksprogramma’s in Nederland zijn gebundeld in NanoNextNL, een consortium van meer dan honderd bedrijven, universiteiten, kennisinstituten en universitaire medische centra 1. Gestart in 2010 moet NanoNextNL leiden tot excellent onderzoek, waarin ook het bedrijfsleven deelneemt, onderzoeksfaciliteiten zijn gebundeld en valorisatie wordt bevorderd. Onderdeel is ook een zorgvuldige analyse van de kansen en risico’s die nanotechnologie met zich meebrengt. NanoNextNL vergt tot 2020 een structurele investering van 100 miljoen euro per jaar, verdeeld over overheid (50%), bedrijfsleven (20%), kennisinstellingen (15%) en nano-initiatieven vanuit NWO en de Europese Unie (15%). De gelden gaan naar onderzoek inzake risico & impact (15%), infrastructuur & open innovatie (20%), generiek onderzoek (20%), applicatiegericht onderzoek (25%), publiek-private programma’s (10%) en human capital (10%) 2. Naast NanoNextNL besteden andere publiek-private onderzoeksinitiatieven aandacht aan nanotechnologie. Relevante instituten en programma’s zijn in dit verband het Dutch Polymer Institute (DPI) en het BioMedical Materials programma (BMM). België Er is geen centraal onderzoeksprogramma voor nanotechnologie in België. Onze zuiderburen concentreren zich op de integratie van nanotechnologie in de bestaande programma’s rondom elektronica, biotechnologie en materialen: Imec verricht onderzoek dat tot de wereldtop behoort in het domein van nano-elektronica. Het koppelt zijn innovatieve kracht aan wereldwijde partnerships rond ICT, gezondheidszorg en energie. Imec’s ‘More than Moore’-onderzoek heeft als doel transistors verder te verkleinen met kritische afmetingen van 22 nanometer en kleiner, zodat er meer transistors op een chip passen en de chips dus meer rekenkracht en functionaliteit krijgen. Dit kan ten goede komen aan draadloze communicatie, draadloze sensornetwerken, biomedische elektronica, zonne-energie en organische elektronica. Het Vlaams Instituut voor Biotechnologie (VIB) verricht baanbrekend basisonderzoek naar de werking van het menselijk lichaam, planten en micro-organismen. Het onafhankelijk onderzoeksinstituut, gefinancierd door de Vlaamse overheid, telt 1.250 wetenschappers uit zestig landen die


17

werken aan vier Vlaamse universiteiten. VIB’s belangrijkste doel is om met behulp van gentechnologisch onderzoek nieuwe basiskennis te verwerven over de normale en abnormale of ziektegerelateerde processen in cel, orgaan en organisme (mens, plant en micro-organisme). Tien grote materialenproducerende en -verwerkende bedrijven hebben met steun van de Vlaamse regering, Agoria Vlaanderen, Sirris en de vijf Vlaamse universiteiten SIM (Strategisch Initiatief Materialen) opgericht. SIM is een platform voor de financiering en de directie van gezamenlijk strategisch onderzoek door universiteiten en bedrijven. De onderzoeksgebieden zijn materialen voor energie en licht, duurzame & houdbare structurele materialen en nanomaterialen op maat in hun omgeving. De Vlaamse regering investeert jaarlijks twintig miljoen euro in dit programma. Duitsland Onze oosterburen kennen geen eenduidig onderzoeksprogramma, maar een breed palet van acteurs en netwerken, waaronder de Leibniz-Gemeinschaft (WGL), Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren (HGF) en de Max-Planck-Gesellschaft (MPG). Vanuit de regering komt de Nano-Initiative, die tot doel heeft de nanotechnologie uit het lab en binnen de industrie te brengen. Het totaal aantal medewerkers dat momenteel in Duitsland werkt op het gebied van de nanotechnologie is naar schatting 63.000. De omzet gegenereerd door nanobedrijven die actief zijn in Duitsland, was in 2007 circa 33 miljard euro. Hun wereldwijde R&D-uitgaven bedroegen in datzelfde jaar zo’n 4,7 miljard euro 3,4. Verenigde Staten De VS bekleedt de toppositie met investeringen in nanotechnologie. Het land beschouwt nanotechnologie als een van de belangrijkste pijlers onder economische en wetenschappelijke ontwikkelingen. In 2013 investeert de overheid 1,8 miljard dollar in het National Nanotechnology Initiative. Daarmee is sinds 2001 achttien miljard geïnvesteerd in onderzoek naar nanotechnologie 5. De belangrijkste aandachtsgebieden voor investeringen zijn defensie, energie, analyse-equipment, biomedical en onderwijs.

1.6 De nanotechnologiewaardeketen Nanotechnologie is zoals gezegd een ‘enabling technology’, met invloed op alle geproduceerde producten. Alvorens hiermee aan de slag te gaan, moeten bedrijven zich bewust zijn van de waardeketen van nanotechnologie. Producenten van elektronica, medicijnen of automotive producten profiteren van innovatie op nanoschaal op radicaal verschillende wijze. Ze integreren namelijk nanotechnologie in hun eigen waardeketen. Het is belangrijk te beseffen dat er geen nanotechnologiemarkt is, maar dat er wel verschillende markten zijn die nanotechnologie in hun waardeketen integreren. De nanotechnologiewaardeketen is weergegeven in bijgaand schema 6.

18


Nanomateriaal

Nanohalffabrikaat

bijv. Nanodeeltjes, Nanotubes, Quantum Dots, Fullerenes, Dendrimeren, Nanoklei, etc.

bijv. Coatings, Textiel, Chips, Nanocomposieten, Contrastmedia, Orthopedische materialen, etc.

Nano-eindproduct bijv. Auto’s, Kleding, Vliegtuigen, Computers, Voedsel, Plastic, Containers, Elektronische apparaten, etc.

Analyse-apparatuur bijv. Atoomkracht- en Elektronenmicroscopie, Lithografie-afdrukapparatuur, Nanomanipulators, etc.

Waardeketen nanotechnologie: Nanomateriaal: deeltjes die in één, twee of drie dimensies in de nanoschaal (1-100 nanometer) vallen, zoals plaatjes, vezels of buisjes en sferische deeltjes. Bij deze afmetingen krijgen chemische stoffen soms andere, nieuwe eigenschappen en bieden ze nieuwe toepassingsmogelijkheden. Nanohalffabrikaat: halffabrikaten integreren nanomaterialen of zijn ontstaan uit nanomaterialen. Een voorbeeld is de toepassing van polypropyleen/nanoklei-composieten in de zijpaneel-stootlijsten voor een auto; deze stootlijsten wegen 7% minder dan conventionele materialen. Nano-eindproduct: nano-enabled producten aan het eind van de waardeketen, waarin nanomaterialen en nanohalffabrikaten zijn geïntegreerd. In het voorbeeld is het eindproduct de auto. De ontwikkeling van de waardeketen steunt onder meer op de inzet van analyse-apparatuur.

De interactie tussen producenten en eindgebruikers speelt een belangrijke rol bij het creëren van succesvolle commerciële producten. De samenwerking en kennisdeling in de waardeketens van bedrijven en kennisinstellingen dragen bij aan het creëren van initiatieven voor nieuwe productmarktcombinaties 7.

“Zonder waardeoordeel naar de hele levenscyclus kijken” “DSM Resolve telt 170 medewerkers en levert diensten en adviezen aan opdrachtgevers binnen en buiten DSM, onder meer Analytische Dienstverlening (nanolab) en Safety, Health & Environment Services, inclusief blootstellingsmetingen. In de nanomarkt is daar veel behoefte aan. Nanotechnologie is een platformtechnologie die veel belooft én kan. De mensheid kan er enorm veel profijt van hebben. Als je ermee bezig wilt gaan, is het zaak je te laten leiden door de kansen die de technologie biedt, maar tegelijk te kijken naar de mogelijke risico’s ervan. Dat vereist transparantie in je hele waardeketen. Je zult zonder waardeoordeel moeten kijken naar de hele levenscyclus van je product en naar de mogelijke consequenties daarvan in alle fasen; zowel bij productie als bij gebruik/ toepassing en de afvalverwerking. In het analyseren en in kaart brengen van dergelijke consequenties zijn wij sterk.” Jack Smeets SHE exposure specialist, DSM Resolve (Chemelot Campus)


19

2

20

Karakterisering van nanomaterialen


2.1 Wat zijn nanomaterialen? Nanomaterialen bestaan uit deeltjes die binnen de nanoschaal (1-100 nanometer) vallen in één, twee of drie dimensies, zoals plaatjes, vezels of buisjes en sferische deeltjes. Bij deze afmetingen krijgen chemische stoffen soms andere, nieuwe eigenschappen en bieden ze nieuwe toepassingsmogelijkheden. Zo kunnen nanomaterialen mechanische, optische, elektrische of magnetische eigenschappen hebben die dezelfde stoffen bij grotere afmetingen niet hebben. Het gaat zowel om nanomaterialen die al jaren worden toegepast, als om nieuwe vormen van nanomaterialen die op synthetische of niet-synthetische wijze ontstaan. Een nanomateriaal in niet-synthetische vorm kan ontstaan in een natuurlijk proces (bijvoorbeeld bij vulkaanuitbarstingen) of onbewust/onbedoeld worden geproduceerd bij menselijke activiteit, zoals verbrandingsproducten van motoren en lasrook. De aandacht van wetenschap en industrie richt zich op het bewust synthetisch creëren van nanomaterialen om verbeterde eigenschappen te realiseren; zie bijgaand schema.

Al jaren toegepast Synthetisch bewust geproduceerd vanwege functionaliteit

bijv. amorf silica

Nieuwe toepassing bijv. TiO2 vanwege fotokatalytische werking

Nanomaterialen

Natuurlijk Niet-synthetisch

bijv. vulkaanuitbarsting

Onbewust bij niet-natuurlijk proces bijv. uitstoot verkeer

Onderscheid tussen synthetische en niet-synthetische nanomaterialen.

De Roadmap richt zich op het gebruik van producten waarin nanomaterialen zijn toegepast met het oog op het bewerkstelligen van specifieke functionaliteit die alleen op nanoschaal optreedt. Deze heten synthetische nanomaterialen. ISO-definitie Bij nano-objecten zijn primaire en secundaire deeltjes te onderscheiden. Nano-objecten (deeltjes, buisjes of vezels) waarvan ten minste één dimensie in het nanobereik valt, heten primaire deeltjes en zijn vanzelfsprekend nanomateriaal. Deze primaire deeltjes klonteren vaak samen tot aggregaten of agglomeraten; dat zijn de secundaire deeltjes, die een zogeheten interne nanostructuur hebben. Ook deze vallen binnen de definitie van nanomateriaal zoals opgesteld door ISO; zie de tabel op de volgende pagina en 8, 9.


21

Nanoschaal

Schaalbereik van circa 1 nanometer tot 100 nanometer

Nano-object

Een object met één (nanoplaatje), twee (nanovezel of -buisje) of drie (nanodeeltje) dimensies in de nanoschaal (ISO/TS 27687, 2008).

Nanomateriaal

Materiaal waarvan één van de externe dimensies in de nanoschaal valt of waarvan de interne of oppervlaktestructuur in de nanoschaal valt (ISO, concept).

Aggregaat

Deeltje dat bestaat uit sterk gebonden of gefuseerde deeltjes waarbij de externe oppervlakte veel kleiner kan zijn dan de som van de oppervlakten van de individuele componenten (ISO/TS 27687, 2008)

Agglomeraat

Collectie van zwak gebonden deeltjes of aggregaten of een mengsel van deze twee waarbij de resulterende oppervlakte vergelijkbaar is met de som van de oppervlakten van de individuele componenten (ISO/TS 27687, 2008)

ISO-definities van nanomaterialen.

De werkdefinities van ISO zijn geformuleerd vanwege onduidelijkheid over de kaders van nanomaterialen. Veel geproduceerde nanomaterialen hebben een deeltjesgrootteverdeling waarbij het mogelijk is dat maar een beperkte fractie van de deeltjes in het nanobereik valt. In de internationale literatuur vindt er daarom discussie plaats gericht op het creëren van duidelijkheid. Doel is om een percentage vast te stellen voor het aantal of de massa van de deeltjes die binnen het nanobereik moeten vallen om te voldoen aan de classificatie ‘nanomateriaal’. Hierover heeft bijvoorbeeld het Europese adviesorgaan voor nieuwe risico’s in wetenschap en technologie (SCENIHR) geadviseerd 10. Ook is er sprake van een grens op basis van het specifieke oppervlak, bijvoorbeeld 60 m2 /g. Een voorbeeld waarbij slechts een klein deel van de deeltjes in het nanobereik ligt, is pigmentgrade titaniumdioxide (TiO2). De deeltjes in het nanobereik hebben in dit geval geen specifieke functionaliteit en daarom worden deze materialen vaak niet als nanomateriaal geclassificeerd. TiO2 in het nanobereik, dat wordt toegevoegd vanwege de fotokatalytische werking, geldt in deze Roadmap wel als nanomateriaal. Europese definitie Omdat een nanomateriaal veelal niet bestaat uit allemaal deeltjes met dezelfde grootte, is voor regelgeving een absolute grens van 100 nm niet voldoende. De Europese Commissie heeft de ‘Aanbeveling inzake de definitie van een nanomateriaal’ aangenomen 11. Deze definieert een nanomateriaal als:

Een natuurlijk, incidenteel of geproduceerd materiaal dat uit deeltjes bestaat, hetzij in ongebonden toestand of als een aggregaat of agglomeraat en waarvan minstens 50% van de deeltjes in de gekwantificeerde grootteverdeling een of meer externe dimensies bezitten binnen het bereik van 1 nm tot 100 nm. In specifieke gevallen en waar nodig vanuit milieu-, gezondheids-, veiligheids- of mededingingsoogpunt kan de drempelwaarde van 50% voor de gekwantificeerde grootteverdeling worden vervangen door een drempel tussen 1 en 50%. In afwijking van bovenstaande, dienen fullerenen, grafeenvlokken en enkelwandige koolstofnanobuizen met één of meer externe dimensies beneden 1 nm als nanomaterialen te worden beschouwd.

22


Nadrukkelijk vermeldt deze aanbeveling dat de definitie tegen december 2014 zal moeten worden herzien. Dit in het licht van de ervaring en de wetenschappelijke en technologische ontwikkelingen, waarbij met name evaluatie van de drempelwaarde van 50% is geboden.

2.2 Enkele nanomaterialen belicht Nanomaterialen (nanodeeltjes en -vezels) vormen nog steeds een zeer breed gebied, dat op verschillende manieren nader is te beschrijven. Ze zijn onder te verdelen naar: vorm (bol, naald, plaatjes, e.d.); chemie (keramisch, koolstof, polymeer, e.d.); aggregatietoestand (enkele deeltjes of samengeklonterd); oppervlaktebehandeling. Zie bijgaande tabel en 12 . Classificatie

Voorbeelden

Dimensies

1D 2D 3D

Nanofilms, nanocoatings, multilaag Nanotubes, nanorods, nanovezels Nanodeeltjes, quantumdots, holle deeltjes

Fasecompositie

Eénfase vast Multifase vast Multifasesystemen

Kristallijne en amorfe deeltjes, films, etc. Matrixcomposieten, gecoate nanodeeltjes Colloïden, aerogels, ferrofluids

Productiemethode

Gasfasereacties Vloeistoffasereacties Mechanische bewerkingen

Vlamsynthese, condensatie, CVD Sol-gel, precipitatie, hydrotherme synthese Kogelmolen, plastische deformatie

Classificatie van nanomaterialen.

In het algemeen zijn er weinig eigenschappen van nanomaterialen over het hele gebied van toepassing. Specifieke eigenschappen zijn alleen per geval te beschrijven. Hierna volgen enkele voorbeelden in verschillende groepen: Nanokeramische materialen, met als voorbeelden titaandioxide, zinkoxide en silica. Nanogestructureerde metalen, met als voorbeelden goud, zilver en ijzer. Koolstofgebaseerde nanomaterialen, met als voorbeelden roet, fullerenen, carbon nanotubes (single- en multi-wall) en grafeen. Nanopolymeren, met als voorbeeld dendrimeren. Nanocomposieten, met als voorbeeld nanoklei. Deze voorbeelden zijn gekozen omdat ze al veel worden verkocht. Onderzoekers ontwikkelen en ontdekken vandaag de dag echter nog steeds nieuwe nanomaterialen met nieuwe (en betere) eigenschappen en nieuwe economische kansen. 2.2.1

Nanokeramische materialen

Dit zijn materialen op nanoschaal, bestaande uit keramische materialen, voornamelijk metaaloxiden, maar ook metaalcarbiden en -nitriden. Veel verkochte nanokeramische materialen zijn titaandioxide, zinkoxide, silica (siliciumdioxide) en aluminiumoxide.


23

Titaandioxide (TiO2) kan, afhankelijk van de modificatie waarin het voorkomt, fotokatalytisch actief zijn. Dit wil zeggen dat het organische verbindingen waaronder schimmels en micro-organismen afbreekt onder invloed van licht en met behulp van water of vochtige lucht. Titaandioxide heeft een hoge brekingsindex (2,5-2,6) en wordt daarom vaak gebruikt om de brekingsindex van coatings en films te verhogen. Als de deeltjes klein genoeg zijn (ongeveer 20 nm), wordt titaandioxide transparant en kan het UV-licht absorberen zonder zichtbaar licht te verstrooien. Deze eigenschap komt van pas bij de productie van UV-werende coatings op glas. Daarnaast zijn deze deeltjes ook in te zetten als UV-pigment in cosmeticaproducten en zonnecrèmes. Zinkoxide (ZnO) is vergelijkbaar met titaandioxide, maar heeft een kleiner fotokatalytisch effect. Onder normale omstandigheden is dit een wit poeder, gebruikt als verfpigment (zinkwit). Daarbij kent zinkoxide een antiseptisch effect en vindt het daarom toepassing in crèmes. In nanovorm is ZnO eveneens een UV-blokker. Silica (SiO2) komt voor in meerdere vormen, waaronder kwarts, porosil en glas. De toepassing van synthetische amorfe silica, in het bijzonder silicananodeeltjes (SNP’s), krijgt ruime aandacht in een verscheidenheid van industrieën. SNP’s worden geproduceerd op industriële schaal als additieven voor cosmetica, geneesmiddelen, printertoners, vernissen en voedsel. Daarnaast is nanosilica ontwikkeld voor een scala van biomedische en biotechnologische toepassingen, zoals kankertherapie, DNA-transfectie, ‘drug delivery’ en enzym-immobilisatie. Aluminiumoxide (Al2O3) is geen goede UV-absorber, maar is wel interessant vanwege zijn hardheid en krasvastheid. Daarvoor wordt het vaak als nanomateriaal in kunststoffen of polymere coatings en films ingebouwd. 2.2.2

Nanogestructureerde metalen

Dit betreft nanodeeltjes, nanopoeders en nanokristallijne materialen bestaande uit metalen en legeringen. Veel verkochte nanometalen zijn nanogoud, nanozilver en nano-ijzer. Goud – Gouden nanodeeltjes worden vooral gebruikt in de biosensoriek, in de vorm van oppervlakteplasmonresonantie. Elektronen aan het oppervlak van de gouddeeltjes gaan een interactie aan met licht. Hierdoor ontstaat een bepaalde kleur, die afhankelijk is van de grootte en het oppervlak van de deeltjes. Gouden en andere metalen nanodeeltjes (zoals zilver) vinden toepassing in lithografie, verlichtings- en zonneceltoepassingen. Zilver – De antiseptische kwaliteiten van zilver zijn al sinds de oudheid bekend. De bacteriedodende bestanddelen zijn in feite de zilverionen die zich aan het oppervlak bevinden. Vergroting van dit oppervlak door verkleining van de zilverdeeltjes tot nanoschaal versterkt het antibacteriële effect in hoge mate, waardoor slechts zeer lage concentraties (enkele ppm) nodig zijn. De antimicrobiële eigenschappen vinden toepassing in onder meer coatings voor katheters. IJzer – IJzeren nanodeeltjes kennen medische en biologische applicaties, maar ze helpen ook bij het zuiveren van vervuilde grond. Vanwege hun grote specifiek oppervlak zijn ze hoogreactief en oxideren ze snel tot ijzerionen. 2.2.3

Koolstofgebaseerde nanomaterialen

Koolstof komt traditioneel in drie vormen voor: roet, grafiet en diamant, ironisch genoeg respectievelijk twee van de zachtste en een van de hardste materialen bekend. Sinds enkele

24


decennia zijn daar enige nanovormen aan toegevoegd: fullerenen, nanotubes en grafeen. Dit zijn respectievelijk 3D, 2D en 1D nanostructuren van koolstof. Roet (of ‘carbon black’) is een van de meest geproduceerde en bekendste nanomaterialen. Roet bestaat voor het grootste deel uit amorf koolstof, met deeltjesgrootte van 20-250 nm. Circa 70% van het geproduceerde roet gaat in rubber voor autobanden, ter versteviging en vergroting van de slijtvastheid. Roet fungeert ook als kleurstof in plastic en inkt en als actieve kool voor filtering en reiniging. Fullerenen (of ‘buckyballs’) zijn het beste te beschrijven als holle balletjes, bestaande uit koolstofatomen. De bekendste fullereen is C-60. De eigenschappen zijn: stabiel, beperkt reactief en bestand tegen hoge druk en temperatuur. Ze hebben een holle structuur waar andere atomen in passen. De ruimte binnen in een buckyball is zelfs zo groot dat in theorie elk element uit het periodiek systeem erin zou passen voor bijvoorbeeld medicijntransport of waterstofopslag in brandstofcellen. Veelbelovend lijkt momenteel het gebruik in fotovoltaïsche zonnecellen, waarnaar onder meer in Groningen onderzoek plaatsvindt. Koolstofnanotubes (of carbon nanotubes, CNT’s) kunnen voor nieuwe functionaliteit zorgen in polymeren, metaal of koolstofvezels. Daarvan kunnen ze de sterkte verbeteren evenals de thermische en elektrische geleidbaarheid. Doordat beschikbare productiehoeveelheden klein waren, heeft het onderzoek zich tot op heden geconcentreerd op klein-volumetoepassingen (elektronica, sensoren, etc.). Grafeen is momenteel onderwerp van uitgebreid onderzoek naar toepassingsmogelijkheden in de chip-industrie. Recent Amerikaans onderzoek wijst uit dat grafeen op nanoschaal zelfkoelend is. Bij toepassing van grafeen op een chip is er geen extra koeling nodig. IBM is er al in geslaagd om een 155GHz-transistor van grafeen te fabriceren; dit betekent dat voor het eerst grafeentransistoren denkbaar zijn als vervanger voor siliciumtransistoren.

CNT’s: veelheid aan kwaliteiten Nanocyl is in Europa een van de drie grote producenten van CNT’s. Die koolstofnanobuisjes zijn zo hard als diamant, honderd keer sterker dan staal, en toch buigzaam als riet. De diameter van een enkel buisje bedraagt slechts 0,4 tot 5 nanometer, maar in de lengte kunnen ze wel tot enkele centimeters lang worden, waardoor ze in die dimensie voor het blote oog zichtbaar zijn. CNT’s zijn zó sterk dat ze nagenoeg onverwoestbaar zijn en onnavolgbaar mechanisch, thermisch, chemisch en elektrisch stabiel zijn. Ze zijn zeer veelbelovend in de computerchip- en transistorindustrie, waar de miniaturisatie immers almaar voortschrijdt. Op dit moment vinden de buisjes van Nanocyl vooral hun weg naar de kunststofindustrie, waar ze aan allerlei soorten polymeren worden toegevoegd om de vorming van statische elektriciteit tegen te gaan. Door hun veelheid aan kwaliteiten duikt er bijna elke maand wel een nieuwe toepassing op.


25

2.2.4

Nanocomposieten

Dit zijn conventionele materialen versterkt met nanodeeltjes of nanostructuren die in de bulk verdeeld zijn. Als basismateriaal dienen vooral polymeren, maar ook metalen en keramische materialen zijn mogelijk. Het bekendste voorbeeld is nanoklei. Nanoklei bestaat uit silicaatplaatjes van 1 nm dik en 200-400 nm breed. Nanoklei wordt voornamelijk toegepast in kunststofcomposieten (organoclays), waar een 3-6% gehalte aan nanoklei leidt tot een aanmerkelijke versterking en verhoging van de thermische stabiliteit van het materiaal. In nylon neemt de treksterkte met een factor 1,6 toe, wordt de buigsterkte ruim vier maal zo groot en gaat het vloeipunt van 66 naar 110 °C. Deze eigenschappen leggen het af tegen die van de meer conventionele polymeer/glasvezelcomposieten, die nog eens twee maal zo sterk zijn als de organoclay en een vloeipunt van 194 °C hebben. Hiervoor is echter wel 30% glasvezel nodig, tegen 3-6% aan nanoklei. Organoclays vinden hun toepassing in de automobielindustrie als warmte- en slijtageresistente materialen in uitlaten.

Nanoklei aantrekkelijk materiaal voor polymeerindustrie Perkalite is een synthetische, organisch gemodificeerde klei, ontwikkeld door AkzoNobel. Gemengd met polymeer valt het poeder uiteen in nanoplaatjes en de resulterende compound opent compleet nieuwe deuren voor een breed spectrum aan toepassingen. Perkalite maakt polymere materialen hittebestendiger, vormvaster en sterker, en bovendien werpt het een barrière op tegen inwerking van vocht en zuurstof. Toevoeging van Perkalite aan vlamvertragers zorgt voor een non-toxische kabelisolatie met sterk verbeterde eigenschappen. Ook is Perkalite een prima vulstof voor bijvoorbeeld polypropeen, waarvan men dashboards en bumpers maakt. Door zeer fijne verdeling van het poeder ontstaat een heel licht en sterk materiaal. Perkalite blijft stabiel bij temperaturen van 220 à 230 °C en dat maakt het een zeer aantrekkelijk materiaal voor de hele polymeerindustrie. Ook de voedingsverpakkingsindustrie is een belangrijke doelmarkt. Perkalite vormt een barrière die – net als natuurlijke klei – zuurstof en vocht tegenhoudt.

2.2.5

Nanopolymeren

Bij deze polymeren zorgt de nanostructuur voor wijziging van de eigenschappen van het materiaal. Nanopolymeren komen voor als nanodeeltjes, nanobuisjes, nanodraden, nanovezels, nanoschaal-coatings of als nanogestructureerd polymeermateriaal; dit laatste omvat nanogestructureerde polymeerfilms en oppervlakte-nanogestructureerd bulkmateriaal. Dendrimeren zijn ook opgenomen in deze materiaalklasse. Dendrimeren zijn macromoleculen met een kern waaruit vertakkingen ontspringen met eindgroepen. Ze bestaan uit metalen, organometaalgroepen of puur organische materialen. Dendrimeren brengen eigenschappen binnen bereik die voor ‘normale’ macromoleculen onbereikbaar zijn, zoals gedefinieerde structuur, grootte en vorm, uniformiteit en vullingscapaciteit, lage toxiciteit en biocompatibiliteit. Eigenschappen zijn aan te passen door reagentia toe te voegen aan de eindgroepen. Dendrimeren vinden onder meer toepassing als moleculaire standaard, zowel biomedisch (drug delivery, MRI contrast agent) als elektronisch (laserprintertoners) of industrieel (katalyse, papierproductie). Commercialisering is lastig vanwege de hoge prijs.

26


2.3 Risico’s Naast de enorme kansen die er liggen in de toepassingen van nanodeeltjes en nanomaterialen, zijn er (zoals met elke nieuwe technologie) ook risico’s verbonden aan de introductie ervan. De meeste Europese landen, waaronder Nederland, hebben een analyse van de kansen en risico’s van nanotechnologie gemaakt 13. Het uiteindelijke risico van een materiaal is de resultante van de toxicologie en de blootstelling. Blootstelling Het advies is om blootstelling (door inslikken, huidcontact of inademing) aan nanostoffen te voorkomen. Voor nanomaterialen op de werkplek geldt op dit moment blootstelling door inademing als dominant. De kans op blootstelling aan synthetische nanodeeltjes geldt als verwaarloosbaar wanneer: het gebruik van het nanomateriaal uitsluitend in gesloten systemen plaatsvindt; de nanodeeltjes tijdens het werkproces ingekapseld zijn in een vaste (uitgeharde) matrix; sprake is van het gebruik van een product gemaakt met behulp van nanotechnologie, maar niet van nanomaterialen. Blootstelling aan nanodeeltjes is wel te verwachten: tijdens de productie van nanomaterialen in een niet volledig gesloten proces; tijdens het verwerken van nanopoeders; tijdens het werken met vloeistoffen waarin nanodeeltjes zijn gedispergeerd. Voor beoordeling van de mate van blootstelling zijn zowel kwantitatieve als kwalitatieve methoden beschikbaar 14. Toxicologische aspecten Door hun relatief grote oppervlak zijn nanomaterialen over het algemeen reactiever dan conventionele materialen. Hierdoor kunnen gemakkelijker schadelijke moleculen (oxidatieve stress) en ontstekingsfactoren ontstaan, wat tot ontstekingen en mogelijk andere schadelijke effecten kan leiden. Er bestaan geen geaccordeerde lijsten met veilige of niet-veilige nanomaterialen. Dit omdat de schadelijkheid van nanomaterialen niet alleen afhankelijk is van hun chemische samenstelling en/of afmeting, maar ook van andere eigenschappen zoals de vorm, de lading, eventuele coatings of functionele groepen, etc. De toxiciteit van twee TiO2 nanodeeltjes met dezelfde vorm en afmeting kan bijvoorbeeld heel verschillend zijn doordat ze een verschillende coating hebben. Gegevens worden per geval gecreëerd. Zijn er van een specifiek nanomateriaal voldoende gegevens beschikbaar, dan is een gezondheidskundige grenswaarde af te leiden. Zo niet, dan zijn er verschillende methoden beschikbaar om nanomaterialen in gevaarsklassen in te delen 15, 16, 17, 18. Wet- en regelgeving De Arbeidsomstandighedenwet (Arbowet) biedt voldoende mogelijkheden voor regulering van het werken met nanomaterialen en -producten. Werkgevers moeten risico’s en (voorgenomen) beheersmaatregelen opnemen in de Risico-Inventarisatie en -Evaluatie (RI&E) en een Plan van Aanpak (PVA), ook in geval van nieuwe risico’s waarover nog weinig bekend is. Zij dienen daarbij de stand der wetenschap en techniek in acht te nemen.


27

In de praktijk verwacht de Nederlandse overheid van bedrijven een RI&E met als basis het voorzorgsbeginsel. Dit houdt in dat het beleid en de uitvoeringsmaatregelen gericht moeten zijn op het voorkomen of – in gevallen waarin blootstelling onvermijdbaar is – het minimaliseren van de blootstelling van werknemers volgens de arbeidshygiënische strategie. Het beleid kan echter veranderen wanneer de kennis en informatie over de mogelijke risico’s van synthetische nanodeeltjes voldoende is toegenomen. Dit geldt eveneens wanneer synthetische nanodeeltjes onderdeel gaan uitmaken van de Europese REACH-wetgeving (inzake de registratie en beoordeling van en de autorisatie en beperkingen ten aanzien van chemische stoffen). Indien de toxiciteit van een nanodeeltje wel bekend is en er een gezondheidskundige grenswaarde valt af te leiden, kan op gebruikelijke wijze een risicobeoordeling plaatsvinden. Op basis daarvan kan een werkgever besluiten of verdere beheersing van de blootstelling nodig is 17. In een Plan van Aanpak moet hij laten zien dat hij zich inspant – onder meer met beheersmaatregelen – om blootstelling aan synthetische nanodeeltjes zo laag mogelijk te houden (ALARA; As Low As Reasonably Achievable). Risico-stappenplan voor werkgevers De Arbeidsinspectie is eind 2010 gestart met een inspectieproject bij bedrijven en organisaties die vermoedelijk werken met synthetische nanodeeltjes. Ter minimalisering van de mogelijke risico’s van het werken met nanotechnologie, luidt op dit moment het advies aan werkgevers om de volgende stappen te doorlopen: 1. Maak een risico-inventarisatie. 2. Ontwikkel best practices en voer die in. 3. Stel een set van arbeidshygiënische beheersmaatregelen samen, waaronder voorlichting en educatie over dit onderwerp. 4. Onderzoek de invloed van vrijkomende nanodeeltjes in het milieu.

“Veiligheidsvraagstukken niet onderschatten, maar evenmin overschatten” “Oorspronkelijk hadden wij alleen een autoschadebedrijf, ABS Beckers & Mulder. Op zoek naar verbreding kwamen we bij anti-graffiti-coatings uit en toen al snel bij nanocoatings, omdat die gewoon een hoop voordelen hebben. Om onze ‘vindbaarheid’ in de coatingmarkt te vergroten, hebben we Nano Coatings Europe opgericht, dat inmiddels zestien medewerkers telt. We doen ook advieswerk voor de toepassing van coatings. We zijn niet gelieerd aan een bepaald merk, dus we kunnen voor onze klanten objectieve omgevings- en marktanalyses opstellen. Voor de verwerking van coatings zijn we volledig gecertificeerd. De Risico-Inventarisatie en -Evaluatie heeft ons veel energie gekost. Mijn tip voor andere ondernemers: onderschat de veiligheidsvraagstukken niet, maar overschat ze evenmin. Kijk uit dat je bij de beoordeling daarvan met de goede mensen aan tafel gaat zitten. Vooral niet alleen met wetenschappers; die zien vaak steeds nieuwe vraagstukken!” Robert Beckers Mede-eigenaar, Nano Coatings Europe (Landgraaf)

28



29

3

30

Functionele coatings, een overzicht van functionaliteiten

Innovatie Zuid - Roadmap Nanomaterialen & Functionele Coatings Service en Logistiek

Nanotechnologie en -materialen kennen vele toepassingen in verschillende bedrijfstakken. Dit hoofdstuk belicht één van die toepassingen: het toevoegen van functionaliteiten aan coatings. Een functionele coating is een coating met additionele eigenschappen als gevolg van de toevoeging van nanomaterialen of nanostructuren aan de gebruikelijke beschermende eigenschappen.

3.1 Markten De belangrijkste markten voor functionele coatings zijn het leger, de bouw (externe bescherming), motorvoertuigen en interieurbouw. De toepassingen zullen in alle marktgebieden toenemen, maar in sommige meer dan in andere. Daardoor zal er een verschuiving tussen de markten plaatsvinden; zie bijgaande grafiek. Het leger blijft de belangrijkste afnemer, met anticorrosie- en thermische barrière-eigenschappen als belangrijkste drijvende krachten. Daarnaast zal het gebruik van antimicrobiële en easy-to-clean/self-cleaning-coatings leiden tot een ‘boom’ in de medische wereld en de interieurbouw 19.

485

Leger en defensie

160 400

Bouw & exterieurbescherming

147 310

Motorvoertuigen

133 430

Interieurbouw

130 290

Textiel en kleding

90 235

Lucht- en ruimtevaart

87 380

Medisch

80 290

Zeevaart

50 295

Voeding

45 165

Werktuigen

31 235

Energie

27

0

100

200

300

400

500

600

2015 2009

Wereldwijde omzet, miljoen US$

Ontwikkeling van de markten voor functionele coatings.

3.2 Enkele functionaliteiten Wereldwijd vindt er onderzoek plaats naar dezelfde thema’s die van toegevoegde waarde kunnen zijn voor verschillende applicaties. De tabel op de volgende pagina geeft een overzicht van functionaliteiten en de markten waarin deze relevant zijn 20, 21.


31

Zeevaart

Werktuigen

Voeding

Leger en defensie

Energie

Medisch

Textiel en kleding

Interieurbouw

Bouw & exterieurbescherming

Motorvoertuigen

Lucht- en ruimtevaart

Markten

Antivuil en easy-to-clean Zelfreinigend (fotokatalytisch)

Functionaliteiten

Zelfreinigend (bionisch) Antikras/-beschadiging/-corrosie Antimicrobieel/-bacterieel Antivingerafdruk UV-absorberend Thermal barrier coatings Anti-fouling Antikleef

Markten voor functionele coatings in relatie tot functionaliteiten.

3.2.1

Zelfreinigende coatings (bionisch)

Deze coatings werken volgens het lotus-effect: de nanostructuur van het oppervlak verlaagt de oppervlakte-energie van waterdruppels. Hierdoor zijn deze coatings superhydrofoob, dat wil zeggen water druppelt bijna volledig van het oppervlak af. Vuil aan het oppervlak verdwijnt daardoor met (regen)water. Kenmerken Geschikt voor metaal-, glas-, keramische, steen- en plastic-oppervlakken. Eenvoudige applicatie door bijvoorbeeld spuiten en thermische behandeling. Doorschijnend (metaal, keramisch, glas, steen) of transparant (plastic). Goede adhesie zonder lastige voorbehandeling van substraat. Lage oppervlakte-energie (< 0,024 J/m2). Contacthoek > 120° tegen water; superhydrofoob. Zelfreinigend effect als het oppervlak blootstaat aan regenval. Nadeel is dat de coating niet erg duurzaam is. Hij gaat beetje bij beetje verloren en een poreus, lastiger te reinigen oppervlak blijft achter. De coating raakt gemakkelijk mechanisch beschadigd en is niet altijd eenvoudig te repareren; hij heeft geen zelfreparerend effect. Ook zijn niet alle types even goed

32


bruikbaar op alle oppervlakken. Vooral metaaloppervlakken zijn lastig te behandelen met de meeste systemen. De coating moet secuur worden aangebracht. Hij heeft een reguliere en regelmatige waterbron nodig (regen). Reinigingsmiddelen en oppervlakte-actieve stoffen doen het effect teniet, soms permanent. Bovendien is de coating meestal zichtbaar (doorschijnend, niet transparant). Deze coatings vinden toepassing in buitenbouw (gevels, ramen, deuren en poorten), energie (zonnecollectoren, windturbines), autoruiten en -spiegels, kleding en bewegwijzering. 3.2.2

Zelfreinigende coatings (fotokatalytisch)

Deze coatings bestaan uit fotokatalytische anataas-titaandioxidedeeltjes in een inerte matrix. De interface tussen oppervlak en coating is stabiel. Kenmerken Een goede adhesie op metaal en glas. Hoge chemische resistentie tegen oplosmiddelen en zuren. De coating is zeer transparant vanwege nanoschaal-titaandioxide. Hij heeft een glasachtig hard oppervlak. De applicatietechnologie is commercieel verkrijgbaar (sproei, dip, vloei, roller). De werking is als volgt. Als UV-straling nanodeeltjes (bijv. TiO2) aanslaat, treden er twee effecten op: 1. Zelfreinigende fotokatalytische oppervlakken ondersteunen de lichtgedreven vernietiging van aanhechtende moleculen. Dit is ook van belang bij antibacteriële, antivirus- en antischimmeltoepassingen. 2. Fotogeïnduceerde hydrofiliteit ontstaat door de blootstelling van een TiO2 -behandeld oppervlak aan intens UV-licht. Er kunnen zich geen waterdruppels vormen en in plaats daarvan bedekt water het oppervlak als een homogene dunne bevochtigingslaag, die onder de vuildeeltjes doordringt. Hydrofiele oppervlakken zijn dus gemakkelijk te reinigen door besproeiing met zuiver water en vertonen in aanzienlijke mate anticondenseffecten. Hierdoor zullen bijvoorbeeld natte achteruitkijkspiegels van voertuigen het zicht van de bestuurder minder belemmeren. De aangeslagen nanodeeltjes kunnen vervolgens organische en verderfelijke materialen afbreken (inclusief bacteriën en virussen). Ook nare geurtjes verdwijnen. Het oppervlak is superhydrofiel (anti-fogging) en is te reinigen met water. Het oppervlak lijkt schoner door spreiding van vuil. Nadeel is dat de coating niet duurzaam is. Hij raakt snel mechanisch beschadigd, is niet eenvoudig te repareren en heeft ook geen zelfreparerend effect. Niet alle types zijn even goed bruikbaar op alle oppervlakken. De coating heeft een UV- en een waterbron nodig. Anorganisch vuil kan zich ophopen in poriën en wordt niet vernietigd door UV-licht. Er is dus geen easy-toclean-effect voor anorganisch vuil. De kleur van glas verandert soms door deze coatings en bij zware regenval neemt de doorschijnendheid van glas af. Toepassingen liggen in badkamers, architectonische eenheden, automobielonderdelen, machines, klinische oppervlakken en farmaceutische verpakkingen. 3.2.3

Antivuil- en easy-to-clean-coatings

Het principe achter easy-to-clean is het minimaliseren van de vrije oppervlakte-energie door nanomaterialen en zelforganiserende anti-adhesiegroepen.


33

Kenmerken De coating is geschikt voor metaal-, glas-, keramische, steen- en plastic-oppervlakken. Eenvoudige applicatie is mogelijk door bijvoorbeeld spuiten. Harding bij kamertemperatuur of thermisch. Transparant. Goede adhesie zonder lastige voorbehandeling van substraat. Lage oppervlakte-energie (< 0,024 J/m2). Contacthoek rond 60° tegen hexadecaan. Duurzame, inerte oppervlaktebescherming met goede mechanische en chemische stabiliteit. Combinatie is mogelijk met anticorrosie- (metaal), antikras- (plastic) en antimicrobiële coating. De coating is hydro- en oleofoob, dat wil zeggen water en organische vloeistof druppelen eenvoudig van het oppervlak af. Antiplakeigenschappen zorgen voor minder vlekken en easy-toclean-verwijdering, ook van graffiti. Er zijn ook nadelen. De coating is bijvoorbeeld niet altijd eenvoudig te repareren. Niet alle typen coating zijn bovendien te gebruiken op alle oppervlakken; sommige zijn minder geschikt voor glas. Het aanbrengen van de coating moet secuur gebeuren. Hij heeft een reguliere en regelmatige waterbron nodig. Druppels met stof zorgen voor puntvormige bevuiling. Soms trekt de elektrostatische lading stof aan. Deze coatings worden toegepast in sanitair, bouw (anti-graffiti), kookgerei, tuinmeubilair, voertuigen en zeeschepen. Zo vertonen schepen behandeld met een easy-to-clean-coating na vijf jaar nog steeds nauwelijks tekenen van biologische vervuiling. Ook heeft de betreffende nanocomposietcoating ten opzichte van conventionele coatings superieure binding, sterkte, slijtvastheid, corrosiebestendigheid en taaiheid. Daarbij is het materiaal milieuvriendelijker, aangezien het geen koper, lood of andere zware metalen bevat die schadelijk zijn voor het zeemilieu. 3.2.4

Antikras/-beschadiging/-corrosie-coatings

Anorganische nanodeeltjes verhogen de resistentie tegen krassen en beschadigingen dankzij verhoogde concentraties van alumina of silica. Kenmerken De coatings zijn aan te brengen met eenvoudige mechanische technieken zoals dip- of spincoating. De beschermende lagen zijn zuiver anorganisch en transparant en verharden bij lage temperatuur. Elastische eigenschappen en thermische stabiliteit worden verbeterd. Ze zijn sneldrogend en milieuvriendelijk omdat ze geen oplosmiddel bevatten. Ze zijn hard door een keramisch netwerk. Toevoeging van organische componenten maakt de coatings meer flexibel. Ze zijn resistent tegen een groot aantal chemicaliën. De antikrastoepassingen worden gebruikt in autolakken en ter bescherming van technische onderdelen van voertuigen en vliegtuigen. Tevens kunnen ze meubilair en parketvloeren beschermen en dienen als barrièrecoating op plastics. De elektronica-industrie gebruikt ze om beschermende lagen voor halfgeleiderchips te realiseren. Een andere toepassing is de bescherming van kunstglas (PMMA, polycarbonaat), bijvoorbeeld voor displays van mobiele telefoons.

34


“Blijven testen” “Sirris is het collectief centrum van de Belgische technologische industrie, met zo’n 160 medewerkers. Wij helpen Belgische ondernemers bij het invoeren van technologische innovaties. Binnen ons lab werken acht mensen, van wie drie chemici. Bij ons onderzoek naar multifunctionele coatings zoals krasvaste easy-to-clean-lagen kwamen wij bij nanocoatings terecht. Bepaalde functionaliteiten zijn nu eenmaal alleen via nano te bereiken. Starters op nanogebied moeten goed afwegen of nanotechnologie voor hen echt de enige optie is. De vraag naar nanocoatings is (nog) niet zo groot. Overheidsinstellingen bijvoorbeeld zijn hier in België nog terughoudend ten aanzien van nanotoepassingen, omdat nog niet alle effecten afdoende zijn onderzocht. De mogelijke gevaren gelden de productie, maar ook bijvoorbeeld slijtage. Tot dusver hebben wij niet kunnen ontdekken dat er bij slijtage van nanocoatings deeltjes van nanogrootte vrijkomen. Maar het is belangrijk dit soort zaken te blijven testen!” Heidi Van den Rul Lab Manager Smart Coating Application Lab, Sirris (België)

3.2.5

Antimicrobiële en antibacteriële coatings

Van een combinatie van nano- en niet-nanotechnologie is sprake bij antimicrobiële en antibacteriële coatings. De niet-nanotechnologie betreft quats (quaternaire ammoniumverbindingen), veel gebruikt in verf- en latexsystemen. De andere technologie berust op het principe dat nanomaterialen voortdurend kleine hoeveelheden ionen vrijzetten om alles wat leeft (microorganismen, schimmels) te doden. De antimicrobiële stoffen op nanoschaal zijn zinkoxide, titaandioxide, silicaat en zilver. Zilver wordt het meest gebruikt. Kenmerken Zilver-ionen hechten zich gemakkelijk aan het DNA van bacteriën. Dit verhindert vermenigvuldiging en deactiveert de metabolische enzymen van de cel, met als resultaat het afsterven van de bacteriën. Deeltjes kunnen uniform worden gedispergeerd door de coating, maar ook een hogere concentratie aan het oppervlak krijgen. De antimicrobiële deeltjes zijn permanent, ze breken niet af. De eigenschappen van de coating zelf, zoals lage wrijving, verslechteren niet door de toevoeging van nanodeeltjes. Hechting op vrijwel alle substraten is mogelijk, zonder tussenlaag. De nanodeeltjes zijn gestabiliseerd in de polymeermatrix van de coating. Hierdoor zijn ze niet vluchtig en blijft de coating zijn antimicrobiële eigenschappen behouden, dit in tegenstelling tot conventionele antimicrobiële middelen. Deze coatings zijn niet erg selectief en vallen een wijde verzameling van microben (bacteriën, schimmels, algen) aan. Microben zullen ook niet snel resistentie opbouwen tegen deze middelen, daar de deeltjes op verschillende fronten van het metabolisme werken. Toepassing verbetert de hygiëne in medische ruimten, maar ook in badkamers, toiletten, keukens, etc. Andere effecten zijn dat er geen chemische toevoegingen nodig zijn, dat de stoffen zijn te produceren volgens standaard, dat verwerking gemakkelijk is, dat het substraat niet verandert en dat er geen verkleuring plaatsvindt.


35

Bruikbare substraten zijn roestvaststaal, glas en keramische oppervlakken. Dit maakt de toepassing ideaal voor ruimten waar hygiëne gewenst is, maar tevens voor keyboards, deurklinken, lichtknoppen etc. Medische ruimten en faciliteiten waar hygiëne een must is, blijven het belangrijkste toepassingsgebied van antibacteriële coatings, vooral omdat ze ook werkzaam zijn tegen antibiotica-resistente microben. Ook medische toepassingen zoals kunstgebitten, kunstbotten, katheters en hartkleppen worden bewerkt met deze coatings. Andere toepassingen zijn voedselverpakkingen en textiel (katoen geïmpregneerd met antimicrobiële deeltjes). 3.2.6

Antivingerafdrukcoatings

Dunne nanocomposietcoatings, aangebracht op metalen substraten, kunnen bescherming bieden tegen vingerafdrukken met behoud van de aanblik van een metalen oppervlak. Slimme modificatie verbetert tevens de reinigende eigenschappen in hoge mate. Kenmerken De coatings zijn gebaseerd op water of hebben een laag gehalte aan oplosmiddel. Substraten zijn roestvaststaal, koper, brons en andere metalen. Het aanbrengen is zeer eenvoudig, bijvoorbeeld door ‘spray & dip’. Verharding vindt plaats bij kamertemperatuur of thermisch bij 60 à 150 °C. Doordat ze transparant zijn, blijft het metalen oppervlak zichtbaar. Tevens zijn ze goed bestand tegen beschadiging en chemisch resistent tegen verdunde zuren en basen (tot concentraties van 10%). Hun eigenschappen kunnen zich uitstrekken tot bescherming tegen bacteriën of graffiti. De belangrijkste toepassingsgebieden van deze coatings zijn in de bouw (binnenshuis), onder meer sanitair, keukengerei, gootstenen, deuren, liften en metalen meubilair. 3.2.7

UV-absorberende coatings

Coatings kunnen zorgen voor een afname van lichtrefractie als de deeltjes nanogrootte benaderen. Dergelijke UV-absorberende coatings zijn te maken door toevoeging van deeltjes TiO2, ZnO, SiO2 en Al2O3 aan een polymeermatrix. De coatings zijn economisch interessant als ze gecombineerde eigenschappen hebben. Kenmerken Nanodeeltjes van ZnO en TiO2 beschermen beter tegen UV dan microdeeltjes, zelfs bij lagere concentraties; dit als gevolg van een grotere oppervlakte-volumeverhouding. De coatings zijn niet-toxisch en chemisch bestand tegen hoge temperaturen en UV. De coatings kunnen zorgen voor een langdurige UV-bescherming in harde milieus. Ze kunnen glas beschermen evenals de kleurvastheid van onderliggende verflagen. Toepassing vindt plaats in elektronica, textiel, ‘varnishes’, cosmetica, verf, buitenmuurbescherming, bescherming van kevlar, zwem- en surfkleding, zonnehoeden, etc.

36


Hogere kostprijs, hoger marktsegment Umicore is een wereldwijd opererend concern op het gebied van materiaaltechnologie met onder meer productielocaties in Eijsden en Angleur (België). De Belgische onderneming ontwikkelde een nieuw nanomateriaal: Zano, een transparant zinkoxide. Het vaak ongewenste witte waas dat zinkoxide normaliter met zich meebrengt, is hiermee geëlimineerd. En dat betekent bij de toepassing in zowel zonnebrandmiddelen als houtcoatings grote winst. Nog een interessante toepassing is Al-Zano, waarin de combinatie van Zano en aluminium geleidende eigenschappen geeft. Dat maakt het bijzonder geschikt voor antistatische toepassingen in onder meer (transparante) coatings en de elektronicabusiness. De kostprijs van Zano ligt per kilo weliswaar hoger dan de gewone witte microvariant, maar de meerkosten zijn doorgaans in korte tijd terugverdiend. Want er is veel minder van nodig en het product kan door de betere eigenschappen in een hoger marktsegment worden gepositioneerd.

3.2.8

Thermische barrière-coatings

Thermische coatings bevatten nanostructuren die bestand zijn tegen hoge temperaturen. Door applicatie op een vergelijkbaar materiaal zonder die eigenschappen ontstaat een verbeterde thermische levensduur, een verminderde tendens tot sinteren naar kolomvormige structuren en een verminderde thermische geleiding. Ook hebben de coatings een superieure hardheid en rektolerantie om de thermische stress in bijvoorbeeld gasturbines te weerstaan. Kenmerken Bescherming tegen oxidatie en corrosie-aanvallen bij hoge temperatuur. Hogere hardheid, verhoogde slijtvastheid. Superieure weerstand tegen thermische shock. Betere match van thermische expansie in coating en substraat. Verminderde stress in toplaag door verminderde thermische groei van corrosie. Mogelijke barrière tegen zuurstofdiffusie. De werking is als volgt: de nanogestructureerde bindingslaag onder de toplaag voorkomt barsten in de interface. Poreuze coatings beschermen metalen componenten in hete secties van gasturbines (turbinebladen, verbranders) tegen hete gassen. Dit kan de temperatuur aan het metaaloppervlak met 150 °C reduceren, hetgeen de levensduur van het metaal verlengt en het brandstofverbruik van de motor vermindert. Deze coatings vinden toepassing in scheepsdieselmotoren, gasturbinemotoren van commerciële vliegtuigen en landbouwwerktuigen. Ook zijn er coatings voor turbinebladen in energiecentrales en voor hoge-temperatuurelektronica, bijvoorbeeld transmitters en sensoren.


37

4

38

Kansen voor functionele coatings in Zuid-Nederland

Innovatie Zuid--Roadmap RoadmapNanomaterialen Nanomaterialen&&Functionele Functionele Coatings Innovatie Zuid Coatings

Het is goed te beseffen dat nanotechnologie geen industrie is, maar een gereedschapskist om materialen te manipuleren. Bijna iedere producent kan die gebruiken en zo uiteindelijk profiteren van nanotechnologie. Het biedt daarmee kansen voor bedrijven, om meerwaarde toe te voegen aan bestaande producten en om nieuwe product-marktcombinaties te ontwikkelen. Nationale en Europese overheden ondersteunen bedrijven bij onderzoek en implementatie van nanotechnologie 22, 23, 24. De voorliggende Roadmap wil innovatie en business op het gebied van nanomaterialen en functionele coatings in Zuid-Nederland en de daarvoor benodigde samenwerking in de waardeketen bevorderen. Daartoe zijn proposities geformuleerd voor product-marktcombinaties rond easy-to-clean-, antivingerafdruk-, UV-absorberende en antimicrobiële toepassingen.

4.1 Easy-to-clean en zelfreinigend (fotokatalytisch) Marktvraag Hygiëne, design en onderhoudsaspecten zijn de belangrijkste aanjagers voor toepassingen van easy-to-clean- en zelfreinigende oppervlakken. Bijgaand schema geeft een overzicht van de kansen.

Bouw

Interieurbouw

Energie

Easy-to-clean/ Zelfreinigend

Leger en defensie

Textiel en kleding

Voeding

Medisch L&R Vervoer Zeevaart

Kansen voor easy-to-clean- en zelfreinigende oppervlakken (blauw: geselecteerd in deze Roadmap).

Proposities voor product-marktcombinaties Glas, metaal en keramiek zijn veel gebruikte substraten voor easy-to-clean-eigenschappen. De eerste stap in het realiseren van product-marktcombinaties is het toepassen van easy-to-cleancoatings om oppervlakken gemakkelijker te kunnen reinigen. De tweede stap is het toevoegen van een geheel zelfreinigend vermogen aan oppervlakken. De derde stap wordt het toepassen van zelfherstellende oppervlakken.


39

De volgende proposities zijn getraceerd voor easy-to-clean- en zelfreinigende oppervlakken: 1. Behandeling van oppervlakken met fotokatalysatoren voor aluminiumgevels in de bouw. Titaandioxide (TiO2) is in dit verband het meest gebruikt vanwege een aanzienlijke zelfreinigende functie. Organisch vuil is gemakkelijk te verwijderen, oppervlakken blijven schoon en beschikken bovendien over additionele antimicrobiële eigenschappen. TiO2 -coatings leveren tevens een bijdrage aan de vermindering van luchtverontreiniging. 2. Zonnepanelen leveren een optimale opbrengst bij maximaal gebruik van het beschikbare zonlicht. Mosaanslag en vuil reduceren de opbrengst van de installatie na verloop van tijd. Reinigen is dan onvermijdelijk en vergt een extra investering. Een zelfreinigende coating beperkt schoonmaakkosten en de installatie produceert op termijn tot 5% meer energie. Zelfreinigende oppervlakken werken niet zozeer volgens het fotokatalytische principe, maar zijn voorzien van een aangepaste oppervlaktestructuur. 3. Voor kartonverpakking is het bij diepvriestoepassingen van belang dat vocht geen effect heeft op het materiaal tijdens het gebruik. Alleen dan kan karton als alternatief voor plastic verpakkingen een duurzame oplossing bieden. Een speciale oppervlaktestructuur zorgt voor de zelfreinigende en vochtwerende functie. Toekomstige ontwikkelingen Verder onderzoek is noodzakelijk om easy-to-clean- en zelfreinigende coatings bij hoge temperaturen te kunnen aanbrengen op onder meer kunststofoppervlakken. Conventionele bewerking bij hoge temperaturen is hier vaak niet geschikt en het kunststof zelf lijdt onder fotokatalytische ontleding. Uitdagingen zijn voorts het gebrek aan kennis (over welke materialen voor welke toepassingen), het definiëren van marktbehoeften, de combinatie met andere functionaliteiten (transparantie, kleur) en economische factoren (kosten versus toegevoegde waarde).

“Als bedrijvencluster beteken je meer” “ACB, met nu vijf medewerkers, heeft als core business wegmarkeringsverven. Daarnaast houden we ons bezig met loonwerkzaamheden en ‘tailormade’ producten voor de grootindustrie. We zijn nu zo’n vijf jaar bezig met functionele coatings. We zochten een nichemarkt voor als het minder goed zou gaan met de wegenverf en via UV-uithardende verf kwamen we bij nanocoatings. We produceren nu voornamelijk antivochtcoatings en zijn begonnen met easy-to-clean. We passen de coatings toe in opgeloste vorm. Als starter moet je je realiseren dat je grondstoffen nodig hebt en daarvoor moet je bij de grote jongens zijn, zoals Bayer. Voor hen zijn wij MKB’ers ‘peanuts’ en het rondsturen van stalen is gewoon een kostenpost. Het is de kunst om samen te werken met anderen. Als bedrijvencluster beteken je meer en je kunt gebruik maken van elkaars contacten bij ‘de groten’. Ook gesubsidieerde projecten werken goed wat dat betreft.” Mark Swinnen Salesdirecteur, All Chemie Belgium/ACB (Lummen, België)

40


4.2 Antivingerafdruk Marktvraag Uiterlijk en design zijn de belangrijkste redenen voor toepassing van antivingerafdrukproducten. Er bestaat een grote vraag naar schone oppervlakken voor een hygiënisch uiterlijk zonder vingerafdrukken. Bijgaand schema geeft een overzicht van de kansen.

Interieurbouw Elektronica

Bouw

Antivingerafdruk

Leger en defensie

Medisch

Motorvoertuigen

Zeevaart Lucht- en ruimtevaart

Kansen voor antivingerafdrukproducten (blauw: geselecteerd in deze Roadmap).

Proposities voor product-marktcombinaties Metaal (RVS) en kunststof zijn veel gebruikte substraten voor coatings met antivingerafdrukeigenschappen. De functionaliteit is gebaseerd op hydrofobe en oleofobe effecten van nanocoatings. Deze effecten zorgen ervoor dat de verontreinigende deeltjes, zoals vet- en olieachtige stoffen, kalk en milieuvervuiling, minder hechten aan de ondergrond en ook gemakkelijker te verwijderen zijn van de coating, dat wil zeggen zonder ongewenst gebruik van schuurmiddelen. Veel toepassing vinden antivingerafdrukcoatings op producten met een uitgesproken decoratief oppervlak, zoals glanzende kunststof/metalen oppervlakken (met name RVS) en optisch transparante kunststofproducten. De volgende proposities zijn getraceerd: 1. RVS-producten voor keukens, sanitair, afvalemmers, architectuurelementen en meubilair. De vraag naar hoogwaardige en designproducten met een glansfunctie zal blijven toenemen; reductie van vetvlekken bevordert het uiterlijk van deze producten. 2. Folies voor touchscreens van onder meer pc’s, tablets en mobiele telefoons. De vraag naar flexibele en buigzame schermen zal toenemen. Bij touchscreens vormt de vervuiling door vingerafdrukken een bron van ergernis.


41

Toekomstige ontwikkelingen Naast antivingerafdrukeigenschappen zijn in de display-industrie ook andere eigenschappen van belang, zoals geleiding en capacitieve werking. Onder meer daarom loopt er momenteel veel onderzoek naar ‘carbon nanobuds’ (combinaties van carbon nanotubes en fullerenen), dit ter vervanging van indiumtinoxide (ITO) displays. Indium, een schaarse en moeilijk te winnen grondstof, is alleen tegen hoge prijzen beschikbaar. Indien de ontwikkeling succesvol is, zullen ITO-vervangers de behoefte aan indium verminderen en nieuwe eigenschappen zoals flexibiliteit aan het materiaal toevoegen. De gewenste combinatie van de verschillende eigenschappen in een coating vergt nog het nodige onderzoek, maar kan aanvullende toegevoegde waarde opleveren.

4.3 UV-absorberend Marktvraag UV-absorberende oppervlakken kunnen producten beschermen tegen veroudering onder invloed van UV-licht. UV-absorptie is economisch haalbaar in combinatie met andere functionaliteiten, zoals krasvastheid, easy-to-clean/zelfreinigend, transparantie en gewichtsreductie. Bijgaand schema geeft een overzicht van de kansen.

Bouw

Motorvoertuigen

Cosmetica

UV-absorberend

Leger en defensie

Textiel en kleding

Gebruiksvoorwerpen

Kansen voor UV-absorberende eigenschappen (blauw: geselecteerd in deze Roadmap).

Proposities voor product-marktcombinaties Kunststoffen, glas en textiel zijn de veel gebruikte substraten voor UV-absorberende eigenschappen. De volgende proposities zijn getraceerd: 1. Combinatie van UV-absorberende eigenschappen met krasvastheid (buitenkant) en anti-fogging (binnenkant) in autobeglazing. De basis voor de beglazing is polycarbonaat, bijkomend neveneffect is een gewichtsreductie van 50%. De inzet van ultraharde nanodeeltjes (meerdere metaaloxiden) verhoogt de krasvastheid. Nanobewerkt polycarbonaat kan worden benut voor gebruik in zijruiten, achterruiten en panoramische zonnedaken voor auto’s.

42


2. UV-absorptie, gekoppeld met infrarood (IR)-absorptie, is ook mogelijk door het gebruik van ‘window films’ op bestaande beglazing voor woningen. Deze window films worden gemaakt van 200 of meer nanolaagjes van polymeer en functioneren als filter voor UV (van buitenaf) en IR (van binnenuit), terwijl ze zichtbaar licht doorlaten en de ruiten dus transparant blijven. 3. UV-absorberende nanodeeltjes bieden de huid bescherming tegen UV-licht. Omdat de invloed van zonlicht op mensen toeneemt, zoekt men naar nieuwe vormen van transparante bescherming, gekoppeld met de kleuren van cosmetica. 4. Het aandachtsgebied textiel betreft vooral de sport/outdoorkleding. Die kan UV-absorberende eigenschappen krijgen door textiel te voorzien van een coating met zinkoxide- of titaandioxidenanodeeltjes. Toekomstige ontwikkelingen Er zijn diverse hindernissen voor een brede inzet van UV-absorberende coatings. Zoals de complexiteit van het onderwerp, het gebrek aan kennis over ontwikkeling en integratie van nanodeeltjes, de hoge kosten van huidige coatings en het ontbreken van de mogelijkheid om op industriële schaal nieuwe nanomaterialen te produceren.

4.4 Antimicrobieel Marktvraag Preventie van de groei van levensbedreigende bacteriën in medisch-klinische omgevingen is de belangrijkste reden voor toepassing van antimicrobiële functionaliteit. Medicijnresistente bacteriën vormen een groeiend probleem in ziekenhuizen wereldwijd. Vanuit de bouw is er vooral vraag naar antischimmelcoatings om esthetische redenen. In de voedingsindustrie is het voorkomen van voedselvergiftiging door bacteriën de belangrijkste reden voor antimicrobiële verpakkingen. Bijgaand schema geeft een overzicht van de kansen.

Bouw

Interieurbouw

Medisch

Antimicrobieel

Gebruiksvoorwerpen

Textiel en kleding

Voeding

Kansen voor antimicrobiële eigenschappen (blauw: geselecteerd in deze Roadmap).


43

Proposities voor product-marktcombinaties Het substraat is heel divers, van steen tot metaal tot kunststoffen. De volgende proposities zijn getraceerd: 1. In de medische wereld kan koper een reductie van het aantal bacteriën bewerkstelligen. De antimicrobiële eigenschappen zijn eenvoudig te benutten voor metalen voorwerpen, zoals in ziekenhuizen (deurklinken). 2. Coatings met antimicrobieel zilver zijn geschikt voor klinische toepassingen, zoals katheters, protheses en medisch gereedschap. Hierbij wordt antimicrobiële functionaliteit gekoppeld aan lubricatie en non-toxiciteit. Antibacteriële coatings op medische apparatuur verkleinen de kans op bacteriegroei en infecties. Dit biedt een aanvullende oplossing voor het sterilisatieen reinigingsproces. 3. Antimicrobiële functionaliteit voor textiel kan resulteren in beschermende kleding voor patiënten en medische hulpverleners. Te denken valt aan wondverband, beddengoed en maskers. Een ander toepassingsgebied is geurbestrijding in bijvoorbeeld sportkleding. 4. Aan verpakkingen kan een antimicrobiële functionaliteit worden toegevoegd. Menging van bioplastics met nanodeeltjes resulteert in nanocomposiet met verbeterde antimicrobiële en barrière-eigenschappen, vergeleken met de gebruikelijke bioplastics. Toekomstige ontwikkelingen Wezenlijk voor het effectief toepassen van antibacteriële oplossingen is het creëren van een geïntegreerd systeem dat de overdracht en groei van bacteriën reduceert. Naar verwachting zal de behoefte aan hoogwaardige biocompatibele coatings voor medische implantaten alleen maar toenemen.

“Milieuvriendelijke coatings op basis van nanotechnologie” “NanoServices richt zich op de producten marktontwikkeling van milieuvriendelijke coatings op basis van nanotechnologie. Onder NanoServices valt de Europees geregistreerde BacterieMonitor®. Wij zijn een modern bedrijf zonder vast personeel. De medewerkers huren we per project in, vaak wel dezelfde mensen die we zelf hebben opgeleid. Ons belangrijkste product is Environ-X®, een antibacteriële en zelfreinigende coating. Productie vindt plaats in China. Van de nanocomponenten waarmee wij in ons bedrijf werken, is nanotitaniumdioxide (TiO2) de bekendste. Dit is binnen onze coatings de enige werkzame stof. De nanodeeltjes zijn maximaal 8 nm groot. De TiO2 binnen Environ-X® werkt ook volgens de Visible Light Response-techniek. Daardoor kan de coating ook zonder UV-straling enige tijd werken. Een belangrijke tip: zorg in de eerste plaats voor veiligheid van je product en applicatie en ga daarna pas de markt bewerken.” Dimmen Breen Algemeen directeur/partner, NanoServices (Nunspeet)

44



45

5

46

Conclusie


Nanotechnologie biedt kansen en mogelijkheden om te komen tot technische verbetering en vernieuwing in brede zin. Dat bestrijkt een breed gebied, van nanomaterialen en oppervlakteveredeling tot speciale sensoren. Deze Roadmap focust binnen de nanotechnologie op functionele coatings. Een nadere evaluatie van technische en kostenaspecten en een beschouwing van de gehele business case kunnen per geval uitsluitsel geven over de haalbaarheid binnen de kaders voor gewenste economische groei van individuele bedrijven en clusters. De kansen voor business liggen, gebaseerd op de huidige stand der techniek, in het commercialiseren van coatings met de volgende eigenschappen: Easy-to-clean- en zelfreinigende coatings voor de bouw en de energie- en verpakkingsindustrie. Antivingerafdrukcoatings voor RVS-producten en displaytoepassingen. UV-absorberende coatings voor automobielindustrie, bouw en textiel. Antimicrobiële coatings voor medische apparatuur en toepassingen in de bouw. Daarnaast heeft Zuid-Nederland door haar Euregionale ligging de mogelijkheid om proactief in te spelen op kennis- en productontwikkeling op nanoschaal. Immers, de Euregio kent een hoge kennisdichtheid en beschikt over de expertise om de convergentie tussen de technologiedomeinen (elektronica, biotechnologie, synthese en analyse) te faciliteren. Deze domeinen dienen tot samenwerking te komen om optimaal te profiteren van de nieuwe eigenschappen op nanoschaal. De Innovatie Zuid-partners kunnen ondernemers in Zuid-Nederland ondersteunen bij de ontwikkeling van nieuwe business uit nanomaterialen en functionele coatings. Het voorstel luidt om in het kader van Innovatie Zuid naast initiatieven voor product-marktcombinaties een kennisagenda te ontwikkelen. Een dergelijke agenda noopt tot het maken van keuzes om te komen tot gefocusseerde onderzoeks-, valorisatie- en onderwijsprogramma’s. Het bundelen en breed beschikbaar maken van de aanwezige kennis en kunde bij bedrijven en kennisinstellingen en het operationaliseren van kennis- en productontwikkeling kan de genoemde ontwikkeling versnellen. Daarbij is het zaak om optimaal gebruik te maken van de reeds beschikbare expertise en ervaring en zo een gezonde voedingsbodem te creëren voor nieuwe initiatieven.


47

Business development support Spreken de mogelijkheden van nanotechnologie u als ondernemer aan en heeft u behoefte aan advies over hoe verder, aan een wegwijzer door nanoland, of gewoon aan een realistische en objectieve sparringpartner voor het toetsen van uw ideeën? Benader de contactpersoon vanuit Innovatie Zuid: LIOF t.a.v. Charles Mevis Boschstraat 76 6211 AX Maastricht T 043 3 280 280 E [email protected]

“Startende ondernemer, grijp je kans” “TNO is een groot onderzoeksinstituut. Binnen onze groep richten we ons op de relatie tussen de nanostructuur van coatings en bulkmaterialen en de eigenschappen daarvan. We proberen een specifieke set aan producteigenschappen te creëren door de nanostructuur te optimaliseren. Door op een gecontroleerde manier nanodeeltjes of nanostructuren te gebruiken, kan men producten maken met (combinaties van) eigenschappen die op een andere manier niet te realiseren zijn. Bijvoorbeeld zelfreinigende coatings met het Lotus-blad als inspiratiebron, of antireflectieve coatings met nanostructuren die afgeleid zijn van de structuur van het oog van een mot. Mijn tip voor een startende ondernemer: grijp je kans en laat je niet afschrikken door de verhalen over risico’s van nanotechnologie. Tal van bedrijven en onderzoeksinstellingen kunnen je bij de ontwikkeling ondersteunen en je helpen op een verantwoorde manier met nanoproducten om te gaan.” Pascal Buskens Onderzoeksgroep Responsieve Materialen en Coatings, TNO

48


Bronnen 1

www.nanonextnl.nl

2

Nederlands Nano Initiatief, “Strategische Research Agenda”, 2008.

3

Bundesministerium für Bildung und Forschung, “Nano-Initiative - Aktionsplan 2010”, 2007.

4

Bundesministerium für Bildung und Forschung, “Nano-Initiative - Aktionsplan 2015”, 2011.

5

www.nano.gov

6

Lux Research, “Sizing nanotechnology’s value chain”, 2004.

7

Lux Research, “Bringing nanotechnology applications to market”, 2007.

8

OECD, “Regulated nanomaterials: 2006-2009”, 2011.

9

ISO/TR 11360:2010, “Nanotechnologies – methodology for the classification and categorization of nanomaterials”, 2010.

10

SCENIHR, “Scientific Basis for the Definition of the Term ‘Nanomaterial’”, 2010.

11

RIVM, “Interpretation and implications of the European Commission’s definition of nanomaterial”, 2012.

12

VDI, “Industrial application of nanomaterials, chances and risks”, 2004.

13

Gezondheidsraad, “Betekenis van nanotechnologieën voor de gezondheid”, 2006.

14

P. Borm et al., “Veilig omgaan met nanodeeltjes op de werkplek”, 2008.

15

www.stoffenmanager.nl

16

FNV, VNO-NCW en CNV, “Handreiking veilig werken met nanomaterialen en -producten”, 2010.

17

RIVM, “Tijdelijke nano-referentiewaarden”, 2010.

18

TNO, Pilot “Kennisdelen Nano in de verfketen”, 2012.

19

Future Markets, “Technology Report”, 2010.

20

Nanoposts, “Commercial applications for nanoscale sol gel coatings”, 2010.

21

Future Markets, “The world market for nanocoatings”, 2011.

22

Horizon2020, ec.europa.eu/research/horizon2020 (klik op ‘Competitive Industries’).

23

Brainport, “Top economy, smart Society”, 2011.

24

Innovatieplatform, “Van voornemens naar voorsprong, voorstel voor een Nederlandse valorisatieagenda”, 2009.


49

50



51

52


Hightech systemen & materialen

Nanomaterialen & Functionele Coatings

Dit is een uitgave van het projectteam van Innovatie Zuid. Dit project wordt mede mogelijk gemaakt met financiële steun uit het Europees Fonds voor Regionale Ontwikkeling in het kader van OP-Zuid.

www.innovatiezuid.nl

Hightech systemen & materialen. Nanomaterialen & Functionele Coatings

Recommend Documents