MicroMegazine. 1e jaargang nummer 1 maart 2009 ISSN X. Micro Megazine 2009 n o 1

MicroMegazine 1e jaargang • nummer 1 • maar t 2009

Melkpoeder maken met de printkop Microliters meten met minuscule trillingen Autonome zonnesensoren voor microsatellieten Microribbels zuiveren meer water

Micro ISSN 1877-301X

Ned Micro Micro

Mega zine Megazine – 2009 no1

1

Micro Micro

Megazine Megazine

Jaargang 1, no 1, maart 2009

Inhoudsopgave Colofon Omslagfoto: Uitsnede van een macro-opname van de micro-coriolis-sensor. MicroMegazine is een uitgave van MicroNed en verschijnt 4 keer per jaar. Oplage: 3500 ISSN 1877-301X Jaargang 1, no 1

3

Melkpoeder uit de printer

8

Eerste ‘onafhankelijke’ zonnesensor ontwikkeld

De huidige manier om melkpoeder en andere poederproducten op basis van zuivel maken, is vrij onbeheersbaar gebleken. De vorm, de grootte en de dichtheid van de korreltjes zijn van grote invloed op de oplosbaarheid en op de hoeveelheid poeder die in een zak past. Met verfijnde inkjettechnologie blijkt het proces ineens heel beheersbaar.

Kleine satellietjes leiden tot kleinere instrumenten, dat lijkt logisch. Maar dan blijken ineens de kabel verbindingen tussen allerlei componenten in de satelliet een relatief groot volume en gewicht in te nemen. Waar mogelijk worden de kabels vervangen door draadloze verbindingen, maar voor energievoorziening werkt dat niet. Daarom is de nieuwe en energiezuinige zonnesensor van TNO voorzien van z’n eigen zonnepaneeltje.

Redactie Philip Broos (hoofd- en eindredacteur) Medewerkers aan dit nummer: Marion de Boo Joost van Kasteren Bennie Mols Arno Schrauwers Han Zuilhof

14 Microfiltratie: Geribbelde rietjes vergroten capaciteit waterzuivering

Redactiesecretariaat & abonnementenadministratie MicroMegazine Lucienne Dado Mekelweg 2 2628 CD Delft telefoon (015) 278 4357 e-mail: [email protected] www.microned.nl Fotografie MicroNed, tenzij anders vermeld. Vormgeving & Opmaak Cok Francken (TU Delft – MultiMedia Services) Druk DeltaHage BV, Den Haag Redactiecommissie Dr.ir. Bert Monna (SystematIC design BV), Dr. Frans W.H. Kampers (Wageningen Universiteit & Researchcentrum) en Dr.ir. Richard Q. van der Linde (MicroNed)

Capillaire membranen, ofwel holle vezels, worden op grote schaal toegepast voor het zuiveren van zowel drinkwater als industrieel afvalwater. De zuiveringsinstallaties zijn echter groot en moeten vaak worden gereinigd. Door aan de binnen- en/of buitenkant ultra fijne ribbeltjes aan te brengen, verdubbelt de flux en blijken de vezels minder snel dicht te slibben. De verhoogde doorstroom betekent dat de filters kleiner kunnen worden en steeds vaker kunnen worden toegepast op de plek van het watergebruik.

20 Micro-coriolis-sensor voor minuscule massastromen

Naarmate de techniek het toestaat, wil de pharmaceutische industrie steeds exacter weten hoeveel van de werkzame stof er in het poeder of het pilletje zit. De voedingsindustrie gaat steeds vaker vitaminen en andere stoffen toevoegen, waarvan de dosering uiterst nauwkerig dient te gebeuren. Twentse onderzoekers zijn er in geslaagd een micro-structuurtje van silicium te maken, dat met behulp van coriolis-kracht massastromen van wisselende samenstelling kan meten met hoeveelheden van minder dan een gram per uur. In combinatie daarmee kan de veel gebruikte hogedruk-vloeistofchromatografie (HPLC) nog accurater zeer minime doseringen vaststellen.

24 Hebbedingetje: De FEI Phenom van Dr. Rob Sillen, een rastermicroscoop die zowel qua aanblik als bedieningsgemak veel weg heeft van een moderne koffieautomaat.

25 Agenda 26 MicroNed Visie 2010 28 MicroNed Impact: publicaties, octrooien en partners 31 Estafette-column Prof.dr. Han Zuilhof: Mega-micro +

Introductie Voor u ligt het eerste nummer van MicroMegazine, het wetenschapsmagazine van MicroNed dat vier keer per jaar zal verschijnen. MicroNed is een consortium van kennisinstituten en bedrijven met als doelstelling het genereren van nieuwe microsysteem-toepassingen en het creëren van een kennisinfrastructuur op dat gebied. MicroNed loopt als onderzoeksprogramma van 2005 tot en met 2010. Na de eerste jaren van onderzoek begint het programma nu haar eerste vruchten af te werpen.

Het optimale effect van het consortium valt en staat met het communiceren van de onderzoeksresultaten. Daarom zal MicroMegazine de komende twee jaar de kennis die is opgebouwd in en om het consortium op toegankelijke wijze, in woord en beeld, ontsluiten voor zowel de wereld van de wetenschap als het (MKB)-bedrijfsleven. Het streven is u onderzoeksresultaten te brengen die u nog nergens zal hebben gelezen. Ik wens u veel leesplezier, Prof.dr.ir. Fred van Keulen Wetenschappelijk directeur MicroNed

2

Micro Micro

Micro Mega zine Megazine – 2009 no1 Micro


Melkpoeder uit de printer

(Foto: TNO Industrie en Techniek)

Inkjettechnologie stuurt vorm, grootte en dichtheid van korreltjes

Proefopstelling voor het maken van zeer uniforme korreltjes (melk)poeder met een door Friesland Foods en TNO ontwikkelde en opgeschaalde printkop, gebaseerd op inkjettechnologie.

Het productieproces van melkpoeder vergt veel energie en de structuur van de korreltjes laat zich niet zo makkelijk beheersen. De vorm, de grootte en de dichtheid van de korreltjes zijn van grote invloed op de oplosbaarheid en op de hoeveelheid poeder die in een zak past. Natuurkundige Albert Poortinga vroeg zich af of inkjettechnologie wellicht voordelen zou kunnen bieden. Om dat te onderzoeken ging Friesland Foods (dat sinds kort FrieslandCampina heet) een samenwerking aan met TNO. Het principe van de melkjettechnologie werd getest in het kader van het MicroNedprogramma. Het succesvolle prototype van de sproeikop van TNO blijkt niet alleen zeer uniforme korreltjes melkpoeder te kunnen produceren, maar ook korreltjes met een speciale inhoud, zoals visolie. > door Marion de Boo Micro Micro


3

Schematische tekening van de zogenoemde (filtermat)sproeidroger bij Friesland Foods Kievit in Meppel.

Bovenkant van een (filtermat)sproeidroger bij Friesland Foods Kievit. Boven op de toren zijn nog net de leidingen naar de sproeikoppen te zien.

Conventionele sproeikoppen bij Friesland Foods Kievit. Per kop wordt een paar honderd liter product per uur verneveld.

4

Micro Micro


Zuivelgigant Friesland Foods produceert al tientallen jaren melkpoeders met torenhoge sproeidrogers. Het is een prima manier om verse melk te conserveren. “Zo’n metalen droogtoren is vijf tot zes verdiepingen hoog en heeft een doorsnee van zo’n acht meter”, zegt ir. Jasper Vollenbroek, senior researcher Process Technology bij Friesland Foods in Deventer. “Bovenin de toren vernevel je de melk in heel fijne druppeltjes. Je blaast er hete lucht van bijna 200°C in om het water te verdampen en aan de onderkant valt de melk er dan als poeder uit.” Melkpoeder is lang houdbaar en neemt weinig volume in, zodat je het gemakkelijk over de hele wereld kunt exporteren zonder bacterieel bederf. Verse melk bevat 12 procent droge stof, melkpoeder 97 procent. Om het proces energiezuiniger te maken wordt de melk eerst ingedikt in een valstroom, door directe contactverhitting op staal. Daarbij wordt het water efficiënt uit de melk verwijderd en wordt veel warmte teruggewonnen. Dat maakt het indampen tamelijk energiezuinig, maar juist het uiteindelijke verpoederen van de ingedikte vloeistof kost veel energie. Oorspronkelijk sproeide men de melk bovenin de droogtoren met een snel rondspinnend wiel, een wielverstuiver. Sinds enkele decennia gebruikt men ook hoge druk verstuivers, waarbij men de ingedikte melk in de droogtoren onder hoge druk en met een geforceerde werveling door een klein gaatje perst. Door de afschuifkrachten die de melk meekrijgt, vliegt het daar dan als een wolk uiteen, onder vorming van talloze kleine druppels. “Dit is echter een tamelijk ongecontroleerd proces”, zegt zuiveltechnoloog Vollenbroek. “Er ontstaan allerlei grotere en kleinere, ronde en sliertige druppels. We zouden dat beter onder controle willen hebben. Eind 2005 kwam mijn collega Albert Poortinga van Friesland Foods op het idee om eens naar inkjettechnologie te kijken. Je zou een soort inkjet-printkoppen kunnen gebruiken voor het verpoederen van zuivelproducten. Dat is bij uitstek een methode om druppels met een meer homogene verdeling te produceren.” Voor een minimaal pakvolume met zo min mogelijk lucht tussen de korrels, zouden de deeltjes eigenlijk vierkant moeten zijn. Maar dan zitten ze als een blok beton in hun verpakking en krijg je ze onmogelijk los. Voor een soepele uitvloeiing moeten de deeltjes zo rond mogelijk zijn. Rapid Manufacturing techniek Tijdens een brainstorm-sessie met TNO Industrie en Techniek in Eindhoven, waarmee Friesland Foods al jarenlang op velerlei gebieden samenwerkt, werd de link gelegd tussen Rapid Manufacturing (TNO kennis) en het idee van melkjetprinten. Beide partijen besloten hun krachten te bundelen in een gezamenlijk project, gefinancierd door Friesland Foods. De eerste test bleek meteen een succes, vertelt ir. René Houben, senior researcher

abstract

Milk powder from a printer Inkjet technology to control density, shape and size of granules

printtechnologie bij TNO Rapid Manufacturing. TNO beschikt over productietechnologie om in opdracht van allerlei partners producten rechtstreeks vanuit 3D CAD-data op te bouwen. “Je tekent een product op de computer”, zegt Houben, “vervolgens klik je op ‘afdrukken’ en daarna wordt het product laagje voor laagje opgebouwd. Het principe is inderdaad te vergelijken met een inkjetprinter, maar wij werken in 3D en we gebruiken verschillende typen materialen, hard of juist meer flexibel.” De (ink)jettechnologie werkt snel en flexibel, zodoende is er voor het maken van een prototype geen matrijs meer nodig. De benodigde data komen rechtstreeks uit het ontwerpproces. Het is echter lastig om functionele materialen met standaard verkrijgbare jetsystemen te verwerken. De viscositeit van deze materialen is al snel te hoog en dan kan de printkop of nozzle verstopt raken. TNO had voor dat probleem juist een nieuwe, betere nozzle ontwikkeld, toen Friesland Foods aanklopte. “Ingedikte melk is een hoog-visceus materiaal”, zegt Vollenbroek. “Een al te stroperige vloeistof kun je niet verpoederen, die komt als een dikke sliert uit de druknozzle. Ingedikte melk met meer dan 55 procent droge stof en een viscositeit boven de 300 tot 350 milliPascal seconde is moeilijk te versproeien. Onze huidige sproeidroogsystemen zitten aan die limiet.” Volgens Houben valt veel energie te besparen door verder ingedikte melk met een hoger droge stofgehalte te verpoederen. “Met de juiste nozzle zou je tot een viscositeit van 500 milliPascal seconde kunnen gaan. Bovendien kun je dan zelf de druppelgrootte heel nauwkeurig instellen.”

The production of (milk) powders uses a lot of energy and controlling the structure of the granules during the processing is very difficult. Shape, size and density of the granules are of utmost importance when it comes to the solubility of the product, as well as to the amount of powder that fits into sacks and bags. Physicist Albert Poortinga wondered whether inkjet technology could be beneficial to the production process of milk powder. To find out, Friesland Foods contracted the research organization TNO in Eindhoven. The principle of the milk jet technology was tested within the framework of the MicroNed programme (supported by the Dutch Ministry of Economics Affairs). The prototype of the nozzle developed by TNO not only proved to be able to produce uniform granules, but it is also able to encapsulate special products in the granules, such as fish oil. For further reference, please contact [email protected]

Close-up van een conventionele sproeikop, zoals gebruikt in de droogtoren van Friesland Foods Kievit.

Onderdelen van de con-

Fijnstof Bij de huidige melkpoederproductie ontstaat een breed scala aan druppelgroottes. “De fijnste druppeltjes worden stofdeeltjes die in de drooglucht blijven zweven en daardoor door het hele systeem heen wapperen en overal aan gaan plakken. Filters raken voortdurend verstopt”, zegt Vollenbroek. “Bovendien betekent het opbrengstverlies, weliswaar in de grootte van enkele tienden procenten, maar als je tonnen melkpoeder per uur produceert, tikt dat toch aan. Fijnstof zorgt ook voor explosiegevaar – je hoeft er maar een vlammetje bij te houden en het ploft. Een oplossing voor dat fijnstof zou een grote stap vooruit zijn. Bovendien kunnen we dan ook de drooglucht beter hergebruiken.” “In een inkjet-printkop is een piëzo-elektrisch elementje voortdurend in trilling. Daarmee leg je de vloeistofstraal als het ware een constante verstoring op, waardoor hij steeds wordt onderbroken”, legt Houben uit. “Zo ontstaan er druppels, net alsof je een kraan heel langzaam opendraait en er dan met je vingers op blijft tikken.” Hoe hoger de trilfrequentie van het piëzo-elektrisch element, hoe kleiner de druppels. Een goede beheersing van de gewenste druppelgrootte is voor de zuiveltechnoloog uiterst interessant voor het produceren van allerlei verschillende >

ventionele sproeikop. Links is de kamer die de vloeistof in werveling brengt, waarna het door de opening in het dekseltje wordt verneveld.

Voorbeeld van een product verkregen met conventionele sproeidroogmethode. Typisch is de uiteenlopende deeltjesgrootte en vorm.

Micro Micro


5

Zakken poeder opgetast in de productiehal van Friesland Foods Kievit. De vorm en de dichtheid van de korreltjes zijn van groot belang op de hoeveelheid product die in een zak past. Hiermee zou ook een (milieu)besparing kunnen worden behaald op het (internationale) vervoer.

s pecialties, bijvoorbeeld met gedroogde probiotische bacteriën die de darmflora gunstig beïnvloeden, of visolie.

Inkjet-kop uit de Deskjet 510 printer. De viscositeit van de inkt in zo’n kop is extreem laag vergeleken met de viscositeit van ingedikte (melk)producten die worden gesproeidroogd. Een 1:1 opschaling zou duidelijk niet hebben volstaan.

druppel generator

ladings elektrode

hoogspannings deflectieplaat

afvanggoot

papier Het principe van een inkjet-printsysteem, zoals te vinden in de gemiddelde printer.


Voor de sproeidroog-toepassing is alleen de druppelgenerator gebruikt.

Opstelling voor zogenoemde rapid-manufacturing bij TNO Industrie en Techniek, gebaseerd op inkjettechnologie.

6

Micro Micro


Sliertjes Begin 2006 ging met financiële steun van MicroNed een tweejarige assistent-in-opleiding (Twaio) in Eindhoven van start. Hij toonde in een jaar tijd aan dat het concept inderdaad werkte. Houben: “Je weet niet wat je moet verwachten – de melk had kunnen gaan schiften, of er hadden sliertjes in plaats van druppels kunnen ontstaan wanneer de melk te vroeg was ingedroogd voordat er druppels waren gegenereerd. Maar het werkte prima – al ging het dan om milliliters per minuut. We hebben steeds visceuzere materialen proberen te verwerken, met goede resultaten.” Naast de viscositeit zijn ook de temperatuur van de melkvoeding, de trilfrequentie en de grootte van de uitstroomopening belangrijke parameters in het nieuwe procedé. Vollenbroek: “Wanneer je melk bij hogere temperatuur langdurig verhit, kunnen melkeiwitten gaan denatureren. Die gaan dan aan je installatie plakken en dan krijg je vervuiling. Dat begint al boven 65 °C. Daarom worden aan de nozzle hoge eisen gesteld. Hij moet bijvoorbeeld volledig steriliseerbaar zijn om bruikbaar te zijn in de zuivelfabriek.” In eerste instantie produceerde de nozzle nog tamelijk forse druppels van zo’n 170 micron (een micron is een duizendste millimeter), maar hiermee was wel het principe bewezen. Rayleigh break-up Friesland Foods en TNO zijn vervolgens samen doorgegaan met de verdere ontwikkeling van de technologie. Inmiddels zijn er subtielere nozzles ontworpen, die ook veel kleinere druppels kunnen vormen. “Deze methode van druppelvorming noemen we de Rayleigh break-up”, aldus de nozzle-specialist. “In echte inkjetsystemen wordt dit al langer toegepast, maar in de levensmiddelentechnologie is dit een revolutionaire ontwikkeling! Bovendien is dit in verhouding tot de kosten van zo’n sproeidroogtoren geen grote investering.” Volgens Vollenbroek hangt het er vooral erg van af hoe lang het systeem mee gaat en hoe storingsgevoelig of onderhoudsvrij het nieuwe systeem zal werken. “Dat moet nog blijken. Als wij elke vijf uur stil moeten liggen wegens onderhoud is dat een grote kostenpost. Maar als we tonnen melkpoeder achtereen kunnen draaien zonder storing betekent dat een enorme besparing.” Energiebesparing is een belangrijk argument. Volgens de wetten van de fysica kun je met een kilo stoom een kilo water verdampen. In de melkpoederfabriek wordt bij het indampen van de melk voortdurend energie teruggewonnen doordat men de vrijkomende restwarmte steeds gebruikt om weer een pijp te verwarmen in de volgende trap van het proces. Het proces


Opschaling Inmiddels wordt gewerkt aan verdere opschaling. Daarvoor is een belangrijke vraag hoe dicht je de nozzles nog naast elkaar kunt plaatsen, zonder dat ze elkaar gaan hinderen. De druppelvormen worden bestudeerd met behulp van een stroboscoop, die haarscherpe “foto’s” van de druppels maakt, ook al komen er zo’n 20.000 per seconde voorbij. Overigens is het onderzoek grotendeels uitgevoerd met een oplossing van maltodextrine. Maltodextrine vormt een heldere oplossing, en is minder complex van samenstelling dan de ondoorzichtige melk waarin diverse vetten, eiwitten en kool hydraten zitten. Wanneer zal het systeem operationeel zijn? “We kunnen nu zo’n 80 liter per uur verwerken”, zegt Vollenbroek. “Daarmee voed je nog geen grote melkpoederfabriek, maar voor de productie van specialties begint het nù al commercieel interessant te worden.” <

hoog viceuze vloeistoffen verwerken tot 3D eind producten.

Close-up van de verstuiver. De straal bestaat uit drup(Foto: TNO Industrie en Techniek)

pels die individueel kunnen worden aangestuurd. Ze worden geselecteerd, danwel afgevangen, door ze selectief van een lading te voorzien en ze elektrostatisch af te buigen.

Demonstratieproduct gemaakt met de rapidmanufacturing inkjettech-


Octrooi TNO bezat al een octrooi op het nozzle-systeem op basis van inkjettechnologie. TNO en Friesland Foods hebben samen een octrooi verworven op het gebruik van de sproeikop in de droogtechniek. En wat zijn de voordelen voor de afnemer? Vollenbroek: “Zulke mooie, ronde, monodisperse druppeltjes rollen gelijkmatig over elkaar heen. Ze vloeien gemakkelijker en klonteren minder dan een product waar veel stof in zit. Ook zo’n stick koffiecreamer zal dan gemakkelijker uit de verpakking komen. Bovendien kunnen we allerlei gevoelige probiotische bacteriën straks op een mildere manier in een jasje verpakken om ze minder gevoelig te maken, zodat ze hun verblijf in de sproeidroger beter overleven. Straks kunnen we allerlei nieuwe specialties maken, zoals poeders verrijkt met ingekapselde vezels, ijzer of calcium.” Friesland Foods Kievit in Meppel specialiseert zich in het inkapselen, ofwel encapsuleren, van ingrediënten voor de voedingsmiddelen industrie en onderzoekt ook het gebruik van print-technologie voor dit doel.

kelde verstuiver kan

nologie en opgebouwd uit verschillende materialen. Dit voorwerp laat zien dat met deze technologie 3D vormen gradueel kunnen worden opbouwd.

(Foto: Friesland Foods

is zo slim geschakeld, dat men nu met een kilo stoom wel zes tot zeven kilo water kan verdampen. In de droogtoren is de efficiëntie veel lager, hier is vaak wel twee kilo stoom nodig om een kilo water te verdampen. De natte drooglucht (± 80 °C) die nu aan het eind van het proces verloren gaat, kan men straks wellicht hergebruiken als er geen fijnstof meer inzit. Ook dàt maakt deze melkjettechnologie veelbelovend.

De door TNO ontwik-

Macro-opnamen van korreltjes met uniforme deeltjesgrootte, geproduceerd met (ink)jettechnologie.

Diagram van de spreiding

Voor nadere informatie over dit onderwerp, uit werkpakket 2A kunt u con-

van de korrelgrootte

tact opnemen met: Dr.ir. Tom van Hengstum, tel. (0570) 695 904, e-mail:

(conventionele en nieuwe

[email protected], of met ir. René Houben, tel.

methode).

(040) 265 0122, e-mail: rene. [email protected]

Micro Micro


7

Eerste autonome zonne Miniaturisering satellieten dwingt tot kleinere en energiezuiniger sensoren

De Europese ENVISAT-satelliet voor het waarnemen van klimaatveranderingen en milieuverontreiningen, gelanceerd in 2003, is de grootste satelliet ooit gebouwd door ESA. Direct na de lancering werden ook hier de zonnesensoren gebruikt om de satelliet zijn zonnepanelen op de zon te laten richten, voor een optimale energievoorziening. Ook bij calamiteiten, zoals het uitvallen van deelsystemen die voor de nauwkeurige standregelingen moeten zorgen, worden de zonnesensoren ingeschakeld.

8

Micro Micro


sensor ontwikkeld Satellieten zijn er in alle soorten en maten, de grootste zijn zo groot als een flinke stadsbus, de kleinste zijn de zogenoemde CubeSats, met afmetingen van 10 x 10 x 10 cm. Eerder dit jaar ging de eerste Nederlandse nano-satelliet de ruimte in. Deze Delfi C3 heeft de afmetingen van 10 x 10 x 30 cm. Wil zo’n satelliet ook nog nuttige lading mee kunnen nemen, dan moeten subsystemen die het ding besturen en in een baan om de aarde houden, beduidend kleiner zijn dan men tot voor kort gewend was. Onderzoekers van TNO zijn er in geslaagd om een kleine en energiezuinige zonnesensor te maken die in z’n eigen energie voorziet. Het plan is deze sensor nog een factor 10 kleiner te maken. Hopelijk is er een volledig geminiaturiseerde sensor over twee jaar aan boord van de Delfi n3xt, die naar verwachting in 2010 wordt gelanceerd. door Arno Schrauwers abstract

Zonnesensoren worden gebruikt om satellieten optimaal te oriënteren ten opzichte van de zon om een maximale energieopbrengst van de zonnepanelen te realiseren. Bij de beroemde voormalige Technisch Physische Dienst (TPD) van TNO in Delft, tegenwoordig bekend onder de naam TNO Industrie & Techniek, worden al sinds het einde van de jaren zestig zonne- en sterrensensoren gemaakt. Inmiddels zijn er vele tientallen satellieten gelanceerd met dergelijke TPD-sensoren. Ook de 3000 kilogram zware Rosetta, die in 2004 werd gelanceerd voor een missie naar Comet 67 P/ Churyumov- Gerasimenko (aankomst 2015) en de Mars Express die momenteel rondjes draait om de rode planeet, bevatten TPD-sensoren. TNO is een van de vijf vooraanstaande producenten van zonnesensoren in de wereld. Een onderzoeksgroep van TNO Industrie & Techniek, in samenwerking met de TU Delft, heeft nu een zonnesensor ontwikkeld die enkele malen kleiner is dan de huidige zonnesensoren. Die verkleining past in de trend naar kleinere satellieten. De zonnesensor is tevens uitgerust met een eigen energievoorziening in de vorm van zeer effectieve galliumarsenide zonnecellen (met meer dan 26% rendement), die een belangrijk aandeel hebben in de verkleining. “Voor communicatie-doeleinden zijn dergelijke microof nanosatellietjes niet interessant”, zegt Johan Leijtens, systeemontwerper bij TNO Industrie & Techniek, “want die gebruiken te veel energie. Voor allerlei aardobervatietoepassingen zijn dergelijke kleine satellieten wèl bruikbaar, zoals bijvoorbeeld bij het opsporen van het voor de mens hinderlijke blauwalg in oppervlaktewater en voor het bewaken van oogsten en het opsporen van gewassen die worden gebruikt voor het maken van drugs. Om vaker beelden van de betrokken gebieden te krijgen, moet je extra satellieten inzetten en zoiets is veel goedkoper met kleine dan met grote satellieten. Dan praat je niet over meer dan 1 miljard euro, zoals bij de grote Envisat-satelliet met onder meer de TNO luchtvervuilingsdetector SCIAMACHI aan boord, maar over enkele miljoenen euro’s per satelliet. Het Amerikaanse Airforce Research Laboratory heeft al interesse getoond voor de TNO zonnesensoren in kleine spionage satellieten. Je kunt zo’n zonnesensor niet alleen voor ruimtevaart >

First autonomous sun sensor Satellites come in all shapes and sizes, the large ones being about the size of a bus, while the smallest, the cubesats, measure no more than 10 x 10 x 10 cm. Earlier this year the first Dutch nanosatellite Delfi C3, measuring 10 x 10 x 30 cm, was launched from Sriharikota in India. If such small satellites are to have a proper payload, the subsystems to control them and to communicate will have to be significantly smaller than is hitherto the case. Researchers at TNO succeeded in producing a small sun sensor with very low power consumption and its own energy source. In the framework of the MicroNed research project TNO is currently in the process to further reduce the sensor size by a factor of 10. It is expected that such a miniaturised version will be on board the Delfi n3xt, which is due to be launched in 2010. For further reference, please contact [email protected]

Micro Micro


9

Al sinds midden jaren zeventig ontwikkelt en produceert TNO zonnesensoren voor de wereldmarkt van satellieten. De sun acquisition sensor is een van de eerste sensoren die in Delft is ontwikkeld. De fotodiodes zitten op een centrale kubusvormige struktuur en kijken naar de zon die over een randje heenschijnt. De nauwkeurigheid is ongeveer 3°.

toepassingen gebruiken, maar je zou zo’n sensor ook kunnen inzetten voor de oriëntatie van zonnepanelen op gebouwen of het meten van de optimale belichting van kassen bij tuinders.”

In de tweede helft van de

Raster van lichtdiodes Hoewel zonnesensoren essentieel zijn om satellieten via hun zonnepanelen optimaal energie uit het zonlicht te laten halen, is een zonnesensor in principe een eenvoudig apparaatje: een plaatje (membraan) met een gaatje erin, en een paar millimeter daaronder een raster van lichtdioden om de invalshoek te bepalen. Maar met alle elektronica, de energievoorziening en aansluitingen die daarbij komen kijken, levert dat toch al gauw een mannenvuistgroot apparaat op met een gewicht van zo’n 450 gram. Sensoren zijn onmisbaar aan boord van een satelliet, maar hun aandeel in het totaal wil je zo klein mogelijk houden om zoveel mogelijk nuttige last (in de vorm van aardobservatieapparatuur, zenders en ontvangers e.d.) mee te kunnen nemen. Daar overheen speelt de trend van de miniaturisering. Leijtens: “Dat heeft veel te maken met de kosten. Een grote satelliet als de Envisat, met het SCIAMACHI-instrument van TNO aan boord, weegt zo’n 13 ton en zo’n satelliet kost, inclusief lancering zo’n 1,3 miljard euro. Wanneer we praten over microof nano-satellieten, dan hebben we het over dingen die zo groot zijn als een biervat en dan gaat het, alles bij elkaar, over zo’n 150 kg en 15 tot 20 miljoen euro voor de satelliet en 50 tot 100 miljoen euro voor de hele missie. Een groot deel van deze kosten is gerelateerd aan de ontwikkeling van de missie. Wanneer er meer satellieten met dezelfde instrumenten worden gebouwd, wordt het mogelijk om aanzienlijk goedkoper te bouwen. Dat ligt in de orde van grootte van 25 miljoen euro per stuk bij een serie van 10 stuks. Dan gaat het dus over relatief kleine investeringen die daarmee aantrekkelijk worden voor een breed scala aan aardobservatietoepassingen.”

jaren tachtig wordt boven de fotodiodes een membraan met een gaatje van 6 x 6 mm aangebracht, waardoor de zonnesensoren nauwkeuriger konden worden. De nauwkeurigheid was inmiddels 0,2°.

Drie typen van de meest gebruikte TNO zonnesensoren. Het linker model is een grove zonnesensor (3°), de middelste is een fijne zonnesensor met een membraan (nauwkeurigheid 0,2°). Het rechter model is heel klein maar erg grof (5°).

Vanaf eind jaren negentig brengt TNO een digitale zonnesensor op de markt. Met deze technologie kan makkelijk een onderscheid

Foto’s: TNO Delft

worden gemaakt tussen het licht van de aarde en het licht van de zon, zodat het Albedo-effect geen rol meer speelt.

De grootte van zonnesensoren wordt grotendeels bepaald door de energievoorziening. De linker sensor werkt op 6,5 volt geregelde spanning, de middelste op 28 volt ongeregelde spanning, maar stabiliseert de spanning intern, waardoor de totale omvang bijna twee keer zo groot is geworden. TNO en het bedrijf Harvast Imaging ontwikkelden een nieuwe sensor met laagvermogen als doelstelling. De matrix van 512 x 512 fotodiodes gebruikt zeer weinig energie, waardoor voeding met een eigen kleine zonnecel mogelijk wordt. Omdat de uiteindelijke hoogte zou worden gedomineerd door de hoogte van de connector, is besloten om die te vervangen door een RF-datalink.

10

Micro Micro


Reproduceerbaarheid In het kader van het MicroNed-programma is Leijtens in 2004 begonnen met de ontwikkeling van een kleinere zonnesensor. De onderzoeksorganisatie werkt in dit project samen met de TU Delft en het Belgische bedrijf Harvest Imaging van prof.dr.ir. A.J.P. Theuwissen, hoogleraar Elektronische Instrumentatie aan de TU Delft. Het hart van de nieuw ontwikkelde zonnesensor is een kleine chip van 5 mm bij 5 mm. Leijtens: “We hebben alle elektronica voor het aansturen en signaalverwerking op die chip geïntegreerd. Dat is, onder meer, een actieve lichtsensor van 512 x 512 pixels en een speciaal elektronisch circuit om eenvoudig en efficiënt te bepalen welk van de dioden in die pixelsensor wordt beschenen door de zonnestralen. Het gevoelige punt bij zo’n sensor is dat de betrouwbaarheid en reproduceerbaarheid zo groot mogelijk moeten zijn. De betrouwbaarheid wordt verbeterd door zoveel mogelijk functionaliteiten te integreren op een enkele chip. De reproduceerbaarheid voor de hele sensor wordt gehaald door de nauwkeurige controle van een aantal mechanische afmetingen die tijdens de productie moet worden aangehouden. Door de

Foto: TNO Delft

miniaturisering worden alle maten kleiner en wordt het echter steeds moeilijker de gewenste nauwkeurigheden te halen.”

De AWSS-zonnesensor, zoals nu aan boord van de Delfi C3 die sinds 28 april 2008 in een baan om de aarde draait. Het is een fijn analoge zonnesensor (met een

Glasplaat Voor het vervaardigen van het membraan boven de sensor, het andere cruciale onderdeel van de sensor, zijn twee technieken beproefd waarmee de vereiste nauwkeurigheid van ca. 10 micrometer haalbaar is. De eerste is de ‘chiptechniek’, waarbij de gaatjes worden geëtst in een siliciumplak, gecoat met siliciumnitride (op die manier kun je verschillende membranen tegelijk maken). De tweede (geoctrooieerde) techniek werkt met een glasplaat. Die is aan de achterkant voorzien van een antireflectielaag met daar overheen het sporenpatroon voor de elektrische verbindingen. De voorkant is voorzien van het membraan en een absorptielaag, want reflectie stoort de meting. De sensor zelf, met al zijn geïntegreerde elektronica, is een wondertje van technische verfijning. Maar daarmee zijn we er niet. Ook de stroomvoorziening is een lastig punt voor sensoren. Normaal betrekken zonnesensoren hun energie van de zonnepanelen van een satelliet, maar die energie moet worden verdeeld over de vele andere energieverbruikende systemen aan boord. Ook hier, net als bij de massa, moet grote zuinigheid worden betracht. Bovendien hebben satellieten hun eigen distributiespanning, die varieert van satelliet tot satelliet. Veelal is dit 28 volt (hetzij geregeld of ongeregeld), maar bijvoorbeeld bij telecom satellieten is dat vaak 110 volt, zodat er altijd weer een omvormer aan te pas komt om de spanning voor de sensor aan te passen.

nauwkeurigheid van 0,5°) met autonome voeding en een draadloze dataverbinding (915 Mhz), ter vervanging van een kabelboom en een connector. Het volume [4 x 6 x 2,8 cm] van deze uitvoering wordt voornamelijk bepaald door de conventionele fotodiode, het membraan en de elektronica. De antenne wordt beschermd door een laagje polyurethaan.

Op 17 april 2007 werden zeven cubesats als secondaire lading van een Dnepr-raket in de ruimte losgelaten. De AeroCube 2 van The Aerospace Corporation (USA) nam direct daarna een foto van één van de andere cubesats, de CP-4 van California

Foto: TNO Delft

Polytechnic State University.

Onafhankelijk De nieuwe zonnesensor van TNO heeft dan ook een eigen energievoorziening en is daarmee, volgens Leijtens, de eerste satellietsensor die onafhankelijk van het interne stroomnet van de satelliet werkt. De hoogrendement zonnecellen die daarvoor gebruikt zijn, worden gemaakt van germanium met een gevoelige laag van galliumarsenide. Ze zetten minimaal 26% van de opgestraalde zonne-energie om in elektriciteit, terwijl de huis-tuin-en-keuken cellen van silicium blijven steken bij 10 tot 12%. Dat hoge rendement is mede een gevolg van de lagenopbouw van de zonnecellen waarmee een groot deel van het zichtbare en UV-spectrum van de zon wordt omgezet in elektrische energie. De zonnesensor is overigens niet erg verspillend: 25 milliwatt volstaat voor het uitlezen en verwerken van de gegevens. Voor de radiofrequente (RF) communicatie is ook ca 25 mW nodig hetgeen het totale energieverbruik op 50 mW brengt. Daardoor kan worden volstaan met een klein zonnecelletje voor de voeding van de sensor, dat buiten op de sensorbehuizing kan worden geplaatst.

Een half jaar voor de lancering is de AWSS-zonnesensor onder toeziend oog van Johan Leijtens in de cleanroom van de Faculteit Lucht- en Ruimtevaart van de

RF-communicatie De dataverbinding via radiofrequente golven is ook een noviteit. De meetuitkomst van de sensor moet naar elders in de satelliet worden gestuurd teneinde de oriëntatie van de satelliet aan te kunnen passen. De hierbij gebruikte connector neemt in de >

TU Delft in de Delfi C3 nano-satelliet ingebouwd.

Micro Micro


11

Bovenaanzicht van de centrale structuur van de Delfi C3 nano-satelliet, met bovenop de AWSSsensor en de vier zonnepanelen. De zonnecellen van Dutch Space (aan de uiteinden van de panelen) zijn flexibel en worden momenteel in de vlucht getest. Aan de onderkant van de satelliet bevindt zich de tweede zonnesensor (niet zichtbaar).

Om de zonnesensor nog kleiner te maken, wordt bij TNO geëxperimenteerd Foto’s: TNO Delft

met het aanbrengen van de sensor en het membraan op een enkele glasplaat.

Het resultaat is een ultra kleine, maar nog steeds analoge, zonnesensor op een stukje stralingshard glas (waardoor het niet verkleurt door kosmische straling). De linker houder bevat de glasplaat met het membraan, met daaronder de echte sensor. Rechts is de andere kant van de sensor te zien. De houder (met bevestigingsgaten) is aanzienlijk groter dan de sensor zelf.

oude sensoren nogal wat ruimte in, stelt Leijtens. “Wij hebben daarom een draadloze koppeling gemaakt, waarbij de data van de sensor via radiofrequente golven worden verstuurd. Dat RF-deel maakt ongeveer de helft van het totale volume van de nieuwe sensor uit, maar omdat de maat van de sensor momenteel nog wordt bepaald door de grootte van de zonnecel, is dit niet zo belangrijk. Wat wèl belangrijk is, is dat door het gebruik van RF de fysieke hoogte van de sensor met ca 80% kan worden teruggebracht. Veel kleiner dan 2 bij 2 centimeter kan het systeem waarschijnlijk niet worden wanneer we een radiofrequente verbinding blijven gebruiken, omdat je gebonden bent aan de golflengte van de gebruikte radiofrequenties en uiteindelijk de antenne bepalend zal worden voor de grootte van het systeem. Hoe kleiner de antenne, hoe hoger de frequenties, hoe meer verlies. Je zou kunnen kijken naar optische oplossingen, maar de zogenoemde VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Lasers VCSEL)-lasertjes die daarvoor in aanmerking komen, zijn veel minder stroomeffectief dan een RF-systeem, waardoor de zonnecel weer groter zou moeten worden. Wel zijn dit hele interessante ontwikkelingen om te volgen, omdat halfgeleiderlasers ook steeds efficiënter worden. Omdat ook op RF-gebied nog heel wat gebeurt, is nu nog niet eenduidig vast te stellen welk systeem uiteindelijk kleiner zal zijn.” Wanneer de zonnesensoren nòg kleiner worden, ontstaan er ook positioneringsproblemen. Positionering gebeurt met een ‘uitlijnhulp’, maar die heeft een ondergrens. Wordt het te positioneren apparaatje te klein, dan wordt de uitlijning minder nauwkeurig. De oplossing is dan de zonnesensor op te nemen in een groter systeem met, bijvoorbeeld, GPS-instrumentarium en sterrencamera’s. “Daar werken we ook aan”, zegt Leijtens, “samen met een groot aantal Nederlandse MKB-en. Dat project wordt in het kader van de PEP-regeling ondersteund door het Nederlands Instituut voor Lucht- en Ruimtevaart.”

Albedo

Macro-opname van het prototype van de speciaal ontwikkelde APS+ imager. Het zonlicht valt straks op de matrix van fotodiodes (pixel array). De signaalverwerking gebeurt in de rechter kolom. Binnenkort wordt er nog een A/D-convertor bijgezet. Deze chip is samen ontwikkeld met Harvast Imaging en de TU Delft.

12

Micro Micro


De ontwikkeling van een eigen energievoorziening en de integratie van de diverse functies op de chip waren niet de enige nieuwe ‘kleren’ die het TNO-ontwerp van de zonnesensor kreeg. Leijtens: “We hebben ons in eerste instantie gericht op het uitwerken van de constructie met de glasplaten, de zogeheten immersed of onderdompelingstechniek, waarbij zonnestralen door het glas heenvallen, en op het ontwerp van de chip. We hebben eigenlijk te veel ideeën om die allemaal uit te werken.” Wel hebben de ontwikkelaars nog gekeken naar de oplossing van een probleem dat speelt bij het gebruik van analoge sensoren. Die zijn qua betrouwbaarheid superieur aan digitale sensoren, omdat er minder

Betrouwbaarheid “Momenteel zijn TNO en haar partners bezig met de betrouwbaarheid van het systeem. Dat is van groot belang bij het functioneren van de sensor, maar natuurlijk ook bij het in elkaar steken van het apparaatje. Volgend jaar ronden we dit project af met het afleveren van een glasplaatsensor, de immersedtechnologie, en een chip met een digitale zonnesensor. Het opmerkelijke is dat we een jaar geleden een ESA-opdracht zijn misgelopen voor de ontwikkeling van een nieuwe zonnesensor. Die opdracht ging naar een concurrent. Overigens werd onze technologie toen ook als zeer goed betiteld. Ik durf te stellen dat wij nu met dit ontwerp duidelijk op die concurrentie voorliggen. Hun sensor heeft, bijvoorbeeld, een duidelijk hoger energieverbruik als gevolg van een minder slimme manier voor het uitlezen van de diodes van de sensor. Zij gebruiken een aparte microprocessor met de hele poespas die daarbij komt kijken. Onze sensor daarentegen is ècht geoptimaliseerd voor deze toepassing.” “We hebben een stortvloed aan ideeën. Niet alleen wat het ontwerp zelf betreft, maar ook wat de toepassingen aangaat. De Amerikaanse defensie is geïnteresseerd en de NAVO studeert op het in de ruimte brengen van kleinere observatiesatellieten om op een kosteneffectieve manier gaten in de informatievoorziening op te vullen in oorlogsgebieden. Nu houden de beschikbare observatiesatellieten vooral de (voormalige) Sovjetunie in de gaten, maar is er niks voor, zeg, Afghanistan of Afrika. Micro-satellieten zouden hiervoor een goedkoop en makkelijk te lanceren platform kunnen zijn. Allerlei nieuwe toepassingen op aarde en in de ruimte komen met de miniaturisering van de sensoren en de daarbij behorende kostenbesparing binnen handbereik. Dat gaat een grote vlucht nemen.” <

Door speciale elektronische circuits verbruikt de imager zeer weinig energie. De chip bevat speciale hardware die in een enkele klokcyclus de helderste pixel per rij en kolom bepalen, zodat het raster van 512 x 512 fotodioden op slimme wijze kan worden uitgelezen.

De uiteindelijke prestaties van de sensor zullen sterk

Laag met hoge emis sie co ëffici ënt Refle ctiev e laa g

afhangen van de eigenschappen die worden gevormd tijdens de verschillende dunne film coatingsstappen. Hoewel men

Stroo ilicht coati ng

slechts een glasplaat ziet met daarop een sensor, bevat de glasplaat verder

Drag er

een laag met een hoge emissie-coëfficiënt om er voor te zorgen dat de

Antir eflec tieve laag

sensor niet te heet wordt; het reflecterende membraan met het gaatje; een

patro on v verbi an elektri sc nding en en he RF-an tenn e

absorberende laag; een

Sens or

anti-reflexlaag aan de onderkant en de lagen die nodig zijn voor de elektrische verbindingen.

Voor nadere informatie over dit onderwerp uit werkpakket 1A kunt u contact opnemen met ing. Johan Leijtens, e-mail [email protected]

Laag m et

hoge e missie coëffic iënt

Zonne cel

Het is uiteindelijk de bedoeling om in een volgende fase ook een efficiënte zonnecel te integreren in het geheel en

elektronica nodig is en deze dus met minder energie toe kunnen. Maar analoge sensoren hebben last van de albedo, het door de aarde weerkaatste zonlicht. Die albedo is voor de meting op satellieten, die soms op maar zo’n vijf- zeshonderd kilometer rond de aarde ronddraaien, uitermate storend. Bij digitale sensoren is die storing er simpel uit te filteren, maar dat vergt wel extra veel elektronica. De oplossing is gevonden in sensoren die meten bij golflengtes waarin de aardse albedo ‘donker’ is (geen licht uitstraalt). Door dit effect te benutten, lijkt het mogelijk om in de toekomst zonnesensoren te maken die niet alleen albedo-ongevoelig zijn, maar die ook microwatts in plaats van milliwatts verbruiken.

Absor beren de laa g

deze door het substraat

Drage r

elektronica aan de onder-

heen te verbinden met de zijde. Op die manier ontstaat er een volledig auto-

Antire flectie ve laa g

nome sensor op een

Elektr ische circuit s RF-cir cuit

door TNO.

glasplaat. Het principe is inmiddels gepatenteerd

Senso r

Micro Micro


13

Geribbelde rietjes vergrote

SEM-opname van een holle vezel. Al ruim twintig jaar worden holle vezels (gemaakt

Capillaire membranen (holle vezels) worden inmiddels op grote schaal gebruikt voor

van polyethersulfon) gebruikt voor ultrafiltratie van (drink)water om micro-orga-

het zuiveren van zowel drinkwater als industrieel afvalwater en andere vloeistoffen,

nismen, zoals legionella, cryptosporidium, giardia en E-coli af te vangen. Tot nog toe

zoals melk en vruchtensappen. Het nadeel van de huidige systemen is dat ze groot zijn

werden daarvoor vezels gebruikt die volledig rond waren. Het bedrijf Aquamarijn

en vaak moeten worden gereinigd. Het aanbrengen van een microstructuur aan de

heeft een methode ontworpen om een microstructuur aan te brengen op en in

binnenzijde en/of buitenzijde van de vezels zorgt voor een verdubbeling van de flux,

een holle vezel met behulp van halfgeleidertechnologie. De afdeling Membraan-

waardoor compactere filtratiemodules kunnen worden gemaakt. Dat betekent een forse

technologie van de Universiteit Twente heeft de eerste proefvezels gemaakt. Het

ruimtebesparing en daarmee een vergroting van het aantal mogelijke toepassingen van

filtratie-oppervlak blijkt door de ribbels meer dan vijftig procent vergroot.

membraanfilters. Een bijkomend voordeel is dat de rietjes minder vervuilen. Uit een

(SEM-opname: Membrane Technology Group, Universiteit Twente)

binnenkort te houden veldproef moet blijken of de laboratorium-beloften van deze microgestructureerde membranen ook op praktijkschaal worden ingelost. door Joost van Kasteren

14

Micro Micro


n capaciteit waterzuivering Het plastic broodtrommeltje is gevuld met een wirwar van wat er op het eerste oog uit ziet als ongekookte spaghetti. Consumptie ervan zou iemand echter slecht bekomen. Het zijn dunne vezeltjes die hol van binnen zijn; zogeheten capillaire membranen van kunststof. De lengte variëert van enkele centimeters tot enkele decimeters, maar enkele meters kan ook. De buitenste diameter is nog geen twee millimeter en de binnen diameter bedraagt iets meer dan één millimeter. Niks bijzonders eigenlijk, die rietjes, totdat je ze met een loep bekijkt. Dan blijkt dat zowel de buitenkant als de binnenkant in de lengterichting geribbeld is, met ribbeltjes die zo’n 200 micrometer uitsteken. “Dankzij die microribbels wordt het membraanoppervlak 20 tot 200 % groter”, zegt Cees van Rijn, “en kun je dus een grotere flux realiseren; meer liters water reinigen met een filtratiemodule bij gelijke inhoud.” Fysicus Van Rijn is directeur van Aquamarijn BV in Zutphen, buitengewoon hoogleraar Microsysteem en Nanotechnologietoepassingen aan de Universiteit van Wageningen en coördinator van het cluster SMACT (Smart MicroChannel Technology) van MicroNed. Samen met de Membraantechnologie groep van de Universiteit Twente en het Eindhovense bedrijf Tembo BV (gespecialiseerd in waterbehandeling), ontwikkelt Van Rijn onder de paraplu van MicroNed de technologie voor een membraanmodule. Daarmee kunnen bacteriën en andere ongerechtigheden uit het water worden verwijderd. Andere toepassingen zijn onder meer het koud steriliseren van melk in de zuivelindustrie – waardoor de smaak van verse melk behouden blijft – het verwijderen van metalen en sedimenten uit afvalwater en het ontvetten van galvaniseerbaden. Spinkop Het fysieke hart van de nieuwe technologie wordt gevormd door de spinneret of spinkop, die ervoor zorgt dat de rietjes (de capillaire membranen) aan de binnen- en/of buitenzijde worden voorzien van een geordende microstructuur. Standaard wordt voor het maken van dit soort rietjes een polymeeroplossing via de spuitmond van de spinkop verspoten ofwel geëxtrudeerd, waarna het in water of een andere ‘nonsolvent’ terecht komt, waardoor het polymeer coaguleert tot een in principe oneindig lange vezel. Normaliter is de spuitmond van de spinkop een ronde opening met in het midden een holle naald. De polymeeroplossing die onder een zekere druk door de spuitmond wordt geperst, levert dus een holle straal op. In dit geval zijn er regelmatig gevormde microstructuren in de spuitmond aangebracht. De holle straal krijgt dus een zekere structuur mee die, als het goed is, wordt vastgelegd zodra het polymeer coaguleert. Het is een indirecte vorm van ‘moulding’ (gieten) waarbij de vloeistof de microstructuur als het ware een fractie van een seconde onthoudt. Om de regelmatig gevormde microstructuur aan te brengen in de spuitopening van de spinkop, maakt Van Rijn, die vroeger bij Philips heeft gewerkt aan het megachipproject, gebruik van >

Zuiveringsinstallatie van een Amsterdams 5-sterren hotel op basis van hollevezeltechniek. Er komt steeds meer belangstelling bij bedrijven en instellingen voor het zelf filtreren van drinkwater. De directe aanleiding is waarschijnlijk de reeks uitbraken van legionella in de afgelopen jaren en de verscherpte wetgeving. De lange afstand tussen de zuiveringsinstallatie bij het drinkwaterbedrijf en het punt van gebruik verhogen de kans op allerlei besmettingen van het water door breuken in de leidingen of door onderhoudswerkzaamheden. Door het aanbrengen van microstucturen, aan zowel de buiten- als de binnenkant van de holle vezels, kunnen de filtermodules bij gelijk debiet een stuk compacter worden. Dat brengt een scala aan nieuwe en betaalbare toepassingen binnen handbereik, met name op plaatsten waar gebrek is aan installatieruimte. abstract

Microstructured membranes increase output of water treatment plants Capillary membranes (hollow fibres) are used on a large scale to purify drinking water as well as industrial waste water and other fluids, such as milk and fruit juices. Creating a microstructure on the inside and/or the outside of the fibres, as has been achieved by members of the MicroNed Consortium, promises an increased flux of up to a 100 per cent. The effect is that membranes can now be built a lot smaller without the loss of capacity. This opens the way to new applications for membrane filters, in industry and small businesses as well as in the home. An added bonus is that the fouling rate of these microstructured membranes is significantly lower, which means less down time, lower water consumption for back wash, lower maintenance costs and less harm to the environment. Field trials by Tembo BV, suppliers of water treatment equipment, will have to validate the lab results. For further reference, please contact [email protected]

Micro Micro


15

Afbeelding: Norit Filtrix - http://www.filtrix.com

De Norit Filtrix ShowerFilter, een douchekop met een geïntegreerde membraan filtermodule die de legionella bacterie effectief tegenhoudt. Een compacte filtratiemodule is hier zeer op z’n plek, want als ergens een gevaar voor legionella zou zijn, dan is het wel bij het douchen (vernevelen) met water dat langere tijd en bij een zomerse temperatuur heeft stilgestaan.

Kopaanzicht van de demonstratiemodule waarbij de holle vezels zijn afgetopt en in hars zijn gegoten. Demonstratiemodel van een ultrafiltratiemodule, waarin holle vezels zijn gebundeld in een cilindrische omhulling. Op deze manier wordt een hoge vezeldichtheid

(Afbeelding Membrane Technology Group, Universiteit Twente)

verkregen en daarmee een hoge doorstroming.

Schematische opbouw van een spinkop.

16

Micro Micro


halfgeleidertechnologie. De spuitopening wordt aangebracht in een vierkant schijfje silicium van 7 bij 7 millimeter dat deel uitmaakt van een grotere ‘wafer’. Op de wafer wordt eerst een dun laagje chroom gedampt en daarna een fotogevoelige lak. Via een masker wordt die fotogevoelige laag aan kortgolvig UVlicht blootgesteld. Op de belichte delen wordt het chroomlaagje weggehaald, waarna het via het masker aangebrachte patroon in het silicium wordt geëtst. “Daarvoor hebben we”, aldus Van Rijn, gebruik gemaakt van een speciale techniek – ‘deep reactive ion etching’– waarmee je mooie rechte wanden kunt etsen. Die techniek maakt gebruik van een plasma, een gloeiend heet gas, dat radicalen bevat van zwavel en zuurstof. Het zwavelradicaal zet silicium om in siliciumhexafluoride dat als gas verdwijnt. De zuurstofradicalen blokkeren als het ware die reactie. Afhankelijk van de snelheid van de gasstroom en de verhouding zwavel- respectievelijk zuurstofradicalen krijg je verticale wanden die precies recht zijn, dan wel een positieve of negatieve spitse vorm hebben. Je kunt er dus heel precies mee sturen.” Met deze techniek kunnen tandjes worden gevormd over een diepte van circa 500 micrometer. De laatste stap is het breken van de ‘wafer’ in vele tientallen spuitmondjes van silicium, die vervolgens in de spinkop worden vastgezet. Holle naald Met de halfgeleidertechnologie wordt een spuitopening gemaakt waarmee de ribbeltjes aan de buitenkant van het rietje kunnen worden aangebracht. De binnenkant van het rietje is glad. Om daar (ook) ribbeltjes aan te brengen, moet de holle naald die in de spuitmond steekt ook van een micro structuur worden voorzien. De oplossing die Van Rijn daarvoor bedacht is even elegant als effectief. “We nemen een stukje holle vezel waarvan de buitenkant al is voorzien van micro gestructureerde ribbeltjes. Daarop laten we een metaal groeien, nikkel in dit geval, en vervolgens lossen we het polymeer op. Wat resteert is een holle naald met de gewenste microstructuur. Op die manier kun je ook de binnenkant van het capillair van een microstructuur voorzien.” Door het inzetten van geavanceerde halfgeleidertechnologie is Van Rijn er in geslaagd om een spuitopening te maken met microstructuren in de orde van grootte van 200 micrometer. Het schijfje zelf is iets meer dan een halve millimeter dik en de uitstroomopening heeft een doorsnede van 1,2 millimeter. Van Rijn: “Veel mensen dachten in eerste instantie dat het niet zou lukken om zulke kleine structuren te maken, maar gelukkig hebben ze geen gelijk gekregen. Hoewel ik moet toegeven dat het niet zo eenvoudig was als het lijkt, omdat het allemaal nogal op precisie aankomt.” Fase-overgang Bij de vakgroep Membraantechnologie van de Universiteit Twente, deelnemer aan het Microfactory-cluster (MUFAC) van MicroNed, wordt de spinkop inmiddels gebruikt om vele meters holle vezel te spinnen. Dat gebeurt op een manier die in principe niet afwijkt van de manier waarop ook gladde holle vezels worden gemaakt, namelijk via fasenscheiding. Dr. Rob Lammertink, universitair docent bij de vakgroep, vertelt hoe een en ander in zijn werk gaat. “Normaliter maak je een oplossing van polymeren, waaronder

(Afbeelding Membrane Technology Group, Universiteit Twente)

polyethersulfon, of een mengsel van polymeren in NMP (N-methylpyrrolidon). Die oplossing wordt via de spuitmond geëxtrudeerd, waarbij de straal vervolgens in water terecht komt. Het oplosmiddel lost op in water, maar het polymeer niet; het mengsel van polymeer en NMP raakt daardoor steeds meer verzadigd en op het laatst coaguleert het polymeer en wordt het vast. Een fase-overgang die in dit geval wordt aangeduid als immersie-precipitatie. Het aardige is dat de overgang van polymeer-in-oplossing naar vast polymeer relatief geleidelijk verloopt.” Op het grensvlak tussen NMP en water – solvent en nonsolvent – vormt zich eerst een huid, een ‘skin’ in het jargon, met rela- >

Schematische weergave van een spinopstelling voor het maken van holle vezels met een microgestructureerde membraanlaag aan de buitenzijde van de vezel. Een polymeeroplossing wordt hierbij door een spinneret (spinkop) geëxtrudeerd. Om te voorkomen dat de holle vezel inklapt, wordt tijdens het spinnen door een naald in de spinneret, tegelijkertijd een hulpvloeistof gepompt. Het spuitproduct bestaat uit een polymeer opgelost in een organisch vloeistof (bijv. polyethersulfon in NMP). Bij het spinnen treden drie fysische processen op: 1) Zodra het polymeer de spuitkop verlaat, zal het oplosmiddel deels door de buitenkant van de holle vezel uittreden en deels aan de binnenkant door de hulpvloeistof worden opgenomen. 2) Daarnaast zal water via de gasfase (luchtspleet) en het coagulatiebad aan de buitenkant van de vezel naar binnen treden en vanuit de hulpvloeistof aan de binnenzijde van de vezel. Hierdoor ontstaan polymeerrijke en polymeerarme gebieden die de vorming van de porie van de vezel bepalen. In dit spinproces wordt aan de buitenkant van de vezel een relatief compacte microporeuze mem-

Tammo Bieze (links) en Cees van Rijn

“Hoe beter een innovatie (fysiek) aansluit op de markt, hoe groter de kans van slagen” Prof.dr. Cees van Rijn: “Het is de uitdaging van microsysteem technologie om systemen steeds kleiner te maken, met behoud van hun functies, zodat er kosteneffectiever kan worden gewerkt. Zo leidt het aanbrengen van een microstructuur in een holle vezel al tot een effectieve toename van het membraanoppervlak per gebruikte kilo grondstof . Maar erg belangrijk voor de slaagkans van een innovatie is dat je de inbedding ervan zoveel mogelijk onveranderd laat. In het geval van microfiltratie hebben we geprobeerd om het vezelmateriaal, de productieparameters en de specificaties van het membraan zoveel mogelijk hetzelfde te laten en die te laten aansluiten op wat nu reeds op de markt verkrijgbaar is. Dat maakt de marktacceptatie door eindgebruikers relatief makkelijk. Daarnaast zijn de nieuwe filtratiemodules goedkoper te produceren. Dr. Tammo Bieze van Tembo BV vervolgt: “De toegevoegde waarde van dit product is dat je nu compactere filtratiemodules kan bouwen. Vooral op plaatsen met weinig ruimte is dat een voordeel. Daarnaast is minder materiaal (polymeer) nodig om een filtratiemodule te maken. Bovendien drukken kleinere filtersystemen niet alleen de kosten voor het periodieke onderhoud, maar vergen ook minder spoelwater en energie, en dat is niet alleen beter voor de portemonnee, maar ook weer beter voor het milieu.”

braanlaag (skin of huidje) gevormd, die grotendeels de filtratiekarakteristieken bepalen. De grootte van deze poriën wordt in sterke mate bepaald door de lengte van de luchtspleet. Hoe kleiner de luchtspleet, hoe kleiner de poriën in de membraanlaag. 3) In het spoelbad wordt de vezel vast en verdwijnen de laatste resten van het oplosmiddel.

Om de doorstroom van hollevezelfilters te vergroten, werd in het MicroNed-programma onderzoek opgestart naar het vergroten van het membraanoppervlak van de holle vezels. Aquamarijn BV heeft halfgeleidertechnologie toegepast om een spinneret te maken waarmee een microstructuur in een holle vezel kan worden aangebracht.

Micro Micro


17

tief kleine poriën. Naarmate je dieper komt worden die steeds groter, omdat het oplosmiddel minder snel verdwijnt. Er ontstaat dus een membraan waarvan de poriën van buiten naar binnen gezien steeds groter worden. Lammertink: “Je zou kunnen zeggen dat de skin, die één micrometer of minder dun is, de feitelijke membraan vormt terwijl de rest van het polymeer een dragende functie heeft.”

Macro-opname van een spinneret, gemaakt met de zogenoemde deep reactive ion etching-techniek. Het etsmiddel is een plasma, dat radicalen bevat van zwavel en zuurstof. Het zwavelradicaal zet silicium om in siliciumhexafluoride dat als gas verdwijnt, terwijl de zuurstofradicalen deze reactie als het ware blokkeren. Door nu te sturen met de ets-temperatuur en de verhouding zwavel- respectievelijk zuurstofradicalen, ontstaan wanden die precies loodrecht zijn.

Close-up van het spinnen (Foto: Membrane Technology Group, Universiteit Twente)

van een holle vezel met micro-structuur aan de buitenkant van de vezel. De poriegrootte en de poriedichtheid van de membraanlaag worden in hoge mate bepaald door de tijd die nodig is om de luchtspleet (doorgaans tussen de 1 mm en enkele centimeters) tussen de spinneret en het coa-

gulatiebad te overbruggen. Door de oppervlaktespanning heeft de micro-structuur de neiging weer terug te vloeien naar de ronde vorm (zonder structuur), maar

Drukval Zoals gezegd, wordt deze spintechniek op grote schaal toegepast voor het maken van volledig holle vezel- en capillaire membranen, zoals die bijvoorbeeld worden gebruikt in waterzuivering en nierdialyse. De nieuwe microstructuur in de spinkop zorgt er echter voor dat het oppervlak van het membraan veel groter wordt, aldus Lammertink, zonder dat de drukval over het membraan toeneemt. Die drukval wordt veroorzaakt door de weerstand van de skin. De skin is op de top en aan de zijkanten van de ribbeltjes even dik – circa één micrometer – als in de rest van het membraanoppervlak. De facto vergroot je daarmee het actieve oppervlak met minimaal een factor twee, ofwel je kunt tweemaal het gebruikelijke volume door het rietje persen. De eigenschappen van het membraan, zoals dikte en poriegrootte zijn op verschillende manieren te beïnvloeden. Zo kan het aantal poriën worden beïnvloed door een extra polymeer toe te voegen aan de oplossing. Ook de concentratie van polymeeroplossing en de temperatuur zijn van belang voor de eigenschappen van het membraan. Voor het behoud van de microstructuur is daarnaast de afstand tussen de spuitmond en de nonsolvent, waarin het polymeer coaguleert, van belang. Als deze ‘air gap’ te groot is, gaat de microstructuur verloren en vormt zich een gewone holle vezelmembraan met een gladde binnen- en/of buitenkant.

door het verhogen van de viscositeit van de oplossing of door het verlagen van de

(Foto: Membrane Technology Group, Universiteit Twente)

oppervlaktespanning, wordt dat vertraagd.

Cees van Rijn’s ‘broodtrommeltje’ met gesponnen vezels met microstructuur.

Dwarsdoorsnede van een gesponnen vezel. Aan de SEM-opname is goed te zien dat de luchtspleet relatief kort was, omdat de microstructuur zeer goed behouden is gebleven.

18

Micro Micro


Minder vervuiling Uit metingen die Lammertink met zijn groep uitvoert, blijkt dat het microgestructureerde capillaire membraan het beter doet dan verwacht. Niet alleen is het volume dat per eenheid membraanoppervlak wordt gereinigd bijna tweemaal zo hoog, zoals verwacht, maar bovendien blijkt de vervuilingsgraad een stuk lager dan bij een glad membraan. Gevraagd naar een verklaring moet Lammertink het antwoord vooralsnog schuldig blijven. “Het kan zijn dat de microstructuur de stroming beïnvloedt, waardoor de grenslaag tussen vloeistof en membraan wordt opgebroken en vervuiling geen kans krijgt om zich te hechten. Een vergelijkbaar fenomeen kan echter ook worden veroorzaakt door variatie in de dikte van de ‘skin’, maar dat zijn we nog aan het onderzoeken. Dat leidt in ieder geval tot een heterogene flux door het membraan en ook dat kan een gunstig effect hebben op de vervuiling.” Hoe het ook zij, de gunstige eigenschappen van het gestructureerde capillaire membraan (hogere flux, minder vervuiling) vormen een uitstekende aanleiding om het gedrag in de praktijk te onderzoeken. “De bedoeling is om de membraanvezel te gebruiken voor het verwijderen van bacteriën en sedimenten en eventueel uitgevlokt ijzeroxide”, vertelt Tammo Bieze, chemisch fysicus en directeur-eigenaar van Tembo BV, een bedrijf dat systemen levert voor het zuiveren van drinkwater en industriewater. Daarbij kan het gaan om het verwijderen van ziekteverwekkers

SEM-opname van een dwarsdoorsnede van de buitenkant van een holle

als Legionella of Cryptosporidium, bijvoorbeeld ook voor het verwijderen van eiwitten uit proceswater, zodat dat binnen hetzelfde bedrijf hergebruikt kan worden, bijvoorbeeld als spoelwater.

vezel. De laag rechtsonder is de feitelijke membraanlaag, ook wel de skin genoemd. De laag heeft een hogere dichtheid, maar is met poriën SEM-opname: Membrane Technology Group, Universiteit Twente)

van tien nanometer erg poreus. De grof poreuzere binnenkant fungeert uiteindelijk als drager voor de skin.

Close-up van een spinkop met een microgestructureerde holle naald voor het spinnen van een holle vezel met een microstructuur aan de binnenkant. De holle naald is gemaakt door een speciaal voor dit project ontwikkeld 3D galvanisch opgroeiproces. De ondergrond is een holle vezel met een microstructuur aan de buitenkant, die later wordt weggeëtst. Dwarsdoorsnede van de holle vezel met microstructuur, zoals geproduceerd met bovenstaande spinneret. De uiteindelijke diameter wordt bepaald door de krimp als gevolg van de coagulatie en de kracht waarmee de vezel door het coagulatiebad wordt getrokken. SEM-opname: Membrane Technology Group, Universiteit Twente)

SEM-opname: Membrane Technology Group, Universiteit Twente)

Groeimarkt “Waterbehandeling is een enorme groeimarkt”, stelt Bieze, “en membranen spelen daarin een sleutelrol. Niet alleen op grote schaal bij drinkwaterbedrijven, maar ook op kleinere schaal bij hotels, zorginstellingen en zelfs particulieren. Ook in de industrie komt steeds meer aandacht voor water, omdat het steeds duurder wordt om water te winnen, maar ook om het te lozen. Het grote voordeel van een microgestructureerd membraan is dat je systeem de helft kleiner kan worden. Dat maakt het interessant voor kleinere instellingen en particulieren, omdat het maar weinig ruimte vraagt. Naast toepassing als ‘point of entry’ zuivering, zeg maar op het punt waar het water wordt aangevoerd, zou je zelfs kunnen denken aan systemen die het water zuiveren bij het ‘point of use’, het verbruikspunt. De douchekop, bijvoorbeeld, of de waterkraan.” Het grote voordeel van die laatste toepassing – point of use – is dat je de mate van zuiverheid van het water kunt afstemmen op het gebruik. Bieze: “Van de 120 liter water die we per persoon per dag gebruiken is maar een paar liter bestemd voor drinkwater. Dan is er nog zo’n 50 liter die wordt gebruikt om te douchen. Dat water moet in ieder geval vrij zijn van bepaalde bacteriën, zoals Legionella, want door de verneveling bij het douchen kan het effect daarvan levensgevaarlijk zijn voor de gezondheid. De overige 60 liter is voor het doortrekken van het toilet of om de was en de afwas te doen. Toch wordt alle water gezuiverd tot drinkwaterkwaliteit. In Nederland kunnen we het ons nog wel veroorloven om zo inefficiënt met drinkwater om te springen, maar in andere landen, waar water schaars en vaak ook vervuild is, is een gedifferencieerde aanpak meer op haar plaats en zouden mensen zeer gebaat zijn bij een ‘point of use’ drink waterzuivering. Overigens wordt er wel gedacht aan het hergebruik van douchewater. De doucher zou er dan met een knop voor kunnen kiezen om water met shampoo- en zeepresten weg te spoelen, om daarna het veel schonere douchewater te laten hergebruiken voor een langere comfort douchesessie, zonder het milieu al te veel te belasten.” Gunstige perspectieven dus voor de geribbelde rietjes, al moeten ze nog wel worden waargemaakt. Dankzij het onderzoek in het kader van MicroNed is nu al duidelijk dat het mogelijk is om met halfgeleidertechnologie een spuitmond te maken waarmee microstructuren in een capillair membraan kunnen worden aangebracht. Waarmee maar weer eens wordt geïllustreerd dat innovaties ontstaan op het grensvlak van verschillende vakgebieden. < Voor nadere informatie over dit onderwerp uit werkpakket 3C kunt u contact opnemen met prof.dr. Cees van Rijn, tel. (0575) 519 751, e-mail [email protected], of met dr. Rob Lammertink, tel. (053) 489 2063, e-mail r.g.h.lammertink@tnw. utwente.nl , of met dr. Tammo Bieze, tel. (073) 657 9381 / (040) 264 5015, e-mail [email protected].

Dwarsdoorsnede van een holle vezel, waarbij zowel aan de binnenkant als aan de buitenkant een microstructuur zichtbaar is. De macroporeuze wand draagt veel bij aan de lage stromingsweerstand.

Micro Micro


19

Micro-coriolis-sensor voor

Close-up van de micro-coriolis-stromingmeter, zoals die momenteel wordt getest bij Demcon. Een gemiddelde haar is ongeveer twee keer zo

Hogedruk-vloeistofchromatografie (HPLC) is een analysemethode die

dik als het buisje.

onder meer veel wordt toegepast in de farmaceutische industrie om vast te stellen hoeveel microgram van een werkzame stof er uiteindelijk in hun pilletjes terecht is gekomen. Ook voor dopingcontrole wordt HPLC gebruikt. De nauwkeurigheid van de HPLC analyse valt en staat met de constantheid van de snelheid waarmee de dragervloeistof door de detector van het meetinstrument stroomt. De meting vereist een veranderende verhouding tussen twee dragervloeistoffen, waaraan de te meten substantie wordt toegevoegd. De toevoer daarvan ligt in de orde van grootte van 1 gram per uur. Twentse onderzoekers zijn er in geslaagd een micro-structuurtje van silicium te maken dat aan die eisen voldoet. Een eerste demonstratieversie is gereed. door Bennie Mols 20

Micro Micro


minuscule massastromen Zowel bij de industrie als in de wetenschap is er een voortdurende behoefte aan steeds nauwkeuriger meten. Nauwkeurigheid is een relatief begrip; wat tien jaar geleden als nèt haalbaar gold, daar haalt men vandaag bijna de neus voor op. Dat biedt wetenschappers en onderzoekers in de industrie telkens een uitdaging om weer een nieuwe standaard neer te zetten. Het is dan ook een privaatpubliek samenwerkingsverband tussen de bedrijven Bronkhorst High-Tech BV, Demcon Advanced Mechatronics BV, LioniX BV en Micronit Microfluidics BV aan de private kant, en de Universiteit Twente aan de publieke kant, dat belangrijke stappen heeft gezet op weg naar een stromingsmeter die minder dan een gram per uur kan meten, en waarbij het niet uitmaakt welke stof er doorheen stroomt. Bronkhorst is een fabrikant gespecialiseerd in nauwkeurige stromingsmeters en –regelaars. Demcon is een ingenieursbureau gespecialiseerd in mechatronicasystemen, LioniX ontwikkelt en produceert microfluïdische systemen (en ontwikkelt ook geïntegreerde optica). Micronit Microfluidics is gespecialiseerd in lab-on-achip-producten. Het project wordt voor de helft gesubsidieerd (en tevens actief ondersteund) door MicroNed.

Door de steeds fijnere analysemethoden als hogedruk-vloeistofchromatografie (HPLC) bij de productie van bijvoorbeeld geneesmiddelen, is er behoefte aan stromingsmeters die debieten kunnen meten van vloeistoffen met wisselende samenstelling, zoals de micro-coriolis-sensor, die in het kader van het MicroNedprogramma is ontwikkeld. Het gaat daarbij om hoeveelheden van minder dan een gram per uur. De micro-coriolis-stromingsmeter is een mini-

Dr.ir. Joost Lötters is technology officer bij Bronkhorst HighTech BV, gespecialiseerd in het ontwikkelen en produceren van massastromingsmeters voor lage debieten. Hij vertelt over de groeiende marktbehoefte aan het meten van kleine massastromen: “De geneesmiddelenfabrikanten willen bijvoorbeeld exact weten hoeveel werkzame stof ze in een pil of een poeder stoppen. De analysetechniek die ze gebruiken, hogedruk-vloeistofchromatografie, moet typisch massastromen van minder dan een gram per uur kunnen meten. In de fijnchemie worden bijvoorbeeld tientallen verschillende typen katalysatoren getest voor de auto-industrie. Al die types willen ze tegelijk doormeten om snel te kunnen bepalen welke katalysator de beste is. Ook hier is het nodig zulke kleine massastromen te meten. En de voedingsmiddelenindustrie wil zulke kleine debieten bijvoorbeeld meten om bepaalde stoffen, die ze uit melk halen, vervolgens te gebruiken voor babyvoeding of andere voedingsmiddelen.” Draaiing van de aarde Voor het meten van kleine massastromen, zelfs kleiner dan een gram per uur, bestaan meerdere technieken. Een veel gebruikte techniek is gebaseerd op warmte-overdracht. Hoe meer massa van een bepaalde stof door een opgewarmd buisje stroomt, hoe sneller het buisje afkoelt. Zo wordt de temperatuurdaling van het buisje gebruikt als maat voor de hoeveelheid stof die erdoor stroomt. Het nadeel van deze methode is dat het meetapparaat voor elke stof apart moet worden gekalibreerd, omdat de warmte-overdracht mediumafhankelijk is. Veel handiger is het gebruik van een techniek die medium onafhankelijk is en waarbij je niet van te voren hoeft te weten welke stof er doorheen stroomt, zoals een stromingsmeter die gebruik maakt van de coriolis-kracht. Daarbij maakt het niet uit of er een gas of een vloeistof door het buisje stroomt, noch wat >

aturisering (op basis van een andere techniek) van de reeds door Bronkhorst Cori-Tech BV op de markt gebrachte mini-Cori-Flow die massastromen van enkele grammen per uur kan meten. Het instrument wordt inmiddels toegepast in de voedings- en halfgeleider-industrie, petrochemie, pharmaceutische industrie en op laboratoria van universiteiten. De ministromingsmeter wordt ook toegepast in doseersystemen. abstract

Micro-coriolis-sensor for measuring minute mass flows High pressure liquid chromatography (HPLC) is a commonly used analytical method, amongst others, in the pharmaceutical industry, to verify the exact number of micrograms of an active substance in their drugs. The method is also used by anti-doping authorities. A non-varying flow of the carrier fluid into the HPLC is paramount for the exactness of the reading. The measurement requires a varying composition of the carrier fluid, to which the specimen is added at a rate of typically 1 gram per hour. Researchers from the Twente-region in the east of the Netherlands managed to produce a micro flow sensor in silicon. The minute structure uses the coriolis force to establish mass flows of varying composition of as little as a gram per hour. The proof-of-principle has been established with a demonstration version. For further reference, please contact [email protected]

Micro Micro


21

De draaiing van de aarde veroorzaakt een coriolis-kracht waardoor de draairichting van de wind- en waterstromen op het noordelijk en zuidelijk halfrond tegengesteld zijn. Principe van de werking van de coriolis-kracht op het micro-buisje. Bij rotatie om as ωact en massa stroom o I m ontstaat in de buislengtes loodrecht op de as ωact de corioliskracht Fcor. Deze kracht veroorzaakt de extra rotatie ωcor. De kracht is evenredig met de massa stroom (mg/s). Basisstappen van het fabri-

de dichtheid of de stroperigheid is. Zo’n stromingsmeter maakt gebruik van de kracht die een stromend medium in een draaiende omgeving ondervindt. Het is dezelfde kracht die er ook voor zorgt dat wind- en waterstromen door de draaiing van de aarde op het noordelijke en zuidelijk halfrond in tegengestelde richting worden afgebogen. “Coriolis-stromingsmeters worden typisch gebruikt in grote constructies bij grote stromingen”, vertelt Lötters. “Het gas en de olie die Rusland naar het westen transporteert, wordt gemeten met grote coriolis-stromingsmeters. Hoewel het een prachtig meetprincipe is, is het moeilijk om deze stromingsmeters kleiner te maken. Hoe kleiner je ze wilt maken, hoe moeilijker het wordt, maar dat is wel precies onze specialiteit.” In een kleine coriolis-stromingsmeter stroomt een gas of een vloeistof door een dun lusvormig buisje. Aan het lusje wordt een rotatietrilling om een excitatie-as opgelegd, met behulp van een externe trillingsbron. Door die rotatie ondervindt het stromende medium een coriolis-kracht. Deze kracht zorgt voor een extra coriolis-rotatie rondom een tweede as, loodrecht op de excitatie-as. Uit de grootte van de tweede rotatie is de coriolis-kracht te berekenen. Is deze kracht eenmaal bekend, dan kun je precies uitrekenen hoeveel van het medium door het buisje stroomt. Kracht en stroming zijn namelijk op een natuurkundig bekende manier aan elkaar gerelateerd. Het instrument bepaalt ook direct de dichtheid van de stof.

cage-proces van de chip. (Links dwarsdoorsnede, rechts langsdoorsnede) In stap A wordt de buisvorm geëtst. Bij stap B wordt door middel van depositie een laagje siliciumnitride aangebracht, dat straks de buiswand vormt. In stap C wordt een metaal patroon op de chip aangebracht, terwijl in stap D door anisotroop nat-etsen de coriolis-buis van siliciumnitride wordt los geëtst van de omgeving.

Opname van stap B gemaakt met een rasterelektronenmicroscoop (SEM). Het laagje siliciumnitride is duidelijk zichtbaar.

SEM-foto van stap D uit het etsproces. De onder-

Kunststukje De best verkrijgbare coriolis-stromingsmeter die thans op de markt is, kan pas vanaf enkele grammen per uur meten. Het lusvormige buisje meet hier vier bij vier centimeter. Bronkhorst CoriTech BV bracht deze stromingsmeter begin 2008 op de markt. Omdat er een grote marktbehoefte bestaat voor het meten van nog kleinere massastromen, werkt het Nederlandse samenwerkingsverband tussen Bronkhorst, Demcon, LioniX, Micronit Microfluidics en de Universiteit Twente sinds 2006 hard aan een functioneel model van een micro-coriolis-stromingsmeter. De micro-coriolis-stromingsmeter is een rechthoekige chip van vijftien bij vijftien millimeter met een uitsparing in het midden. In de uitsparing hangt een lusvormig buisje met een lengte van tien millimeter. Daar gebeurt de coriolis-meting. De chip is verder voorzien van kanaaltjes die de vloeistof of het gas naar het trillende coriolis-buisje leiden en van de elektronische verbindingen voor de aansturing en de uitlezing. Het ontwerp en de fabricage van het buisje door dr.ir. Jeroen Haneveld is een kunststukje op zichzelf. De binnendiameter meet veertig micrometer en de buiswand is slechts één tot anderhalve micrometer dik. De onderzoeksgroep Transducers Science & Technology (TST) van het MESA+ onderzoeksinstituut van de Universiteit Twente fabriceerde de gehele chip, inclusief het lastigste onderdeel ervan: het buisje waarmee de coriolis-meting gebeurt. “Het maken van het buisje doen we via een uniek proces”, vertelt dr. ir. Remco Wiegerink van TST. “We maken het buisje uit één stuk siliciumnitride door goed gecontroleerd eerst een holte in de vorm van het pad van de buis weg te etsen. Vervolgens bedekken we de holte met siliciumnitride. Daarna etsen we de omgeving weg, zodat er een vrijhangend buisje van siliciumnitride overblijft.”

kant van de chip toont de plaats waar het coriolisbuisje vrijkomt uit het silicium.

22

Micro Micro


Optisch en capacitief uitlezen Via een depositieproces wordt ook nog een geleidend laagje van chroom-platina of van goud op de bovenkant van het buisje

aangebracht. Dat is nodig om er een wisselstroompje doorheen te sturen. Het lusvormige buisje wordt namelijk opgehangen in een magnetisch veld. De combinatie van het magnetische veld en de wisselstroom veroorzaakt een Lorentzkracht op het buisje, die ervoor zorgt dat het gaat oscilleren rond de excitatieas. Dit is de opgelegde trilling. Het gas of de vloeistof die door het buisje stroomt, ondervindt door die excitatie-rotatie een coriolis-kracht. De uitdaging is nu om deze kracht te bepalen uit de coriolis-rotatie. Want wanneer deze bekend is, is ook de massastroom bekend. “We volgen hierbij een tweesporenbeleid”, vertelt ir. Rini Zwikker, senior projectmanager van ingenieursbureau Demcon. “Beide sporen meten via een andere techniek de uitwijking van de coriolis-rotatie. Het ene spoor gebruikt een capacitieve meting, waarbij de sensor tegelijkertijd als een kleine condensator wordt gebuikt, waarin elektrische lading kan worden opgeslagen. Het andere spoor gebruikt optische detectie.”

SEM-opname van de complete coriolis-buis-sensor. Het rechthoekige buisje hangt nu geheel vrij, met slechts 150 micrometer afstand tot de rand van de chip. Macro-opname van het vrijhangende coriolisbuisje met een er dicht langsheen lopende 2e structuur (vergelijk openingsfoto). De corioliskracht wordt uitgelezen met behulp van een capacitieve meting, waarvoor op beide structuren elektroden zijn aangebracht. De rela-

Laserstraal Het idee van de capacitieve meting is om zowel het lusje, als het doosje waarin het lusje heen en weer beweegt, van een elektrisch geladen kamstructuur te voorzien, waarbij beide kamstructuren ten opzichte van elkaar bewegen. De kammen fungeren als platen van een condensator. Meet je nu de voortdurend veranderende elektrische capaciteit tussen de twee kammen, dan kun je precies bepalen wat de uitwijking van de beweging is. Daarmee is de coriolis-kracht en dus ook de massastroom bekend. Bij de optische detectie weerkaatst een laserstraal op het buisje, waarbij het teruggekaatste licht op een lichtgevoelige cel valt. Door de trilling van het lusje verandert de positie van de gereflecteerde straal op de lichtgevoelige cel. Daaruit wordt de coriolis-kracht en dus ook de massastroom bepaald. “Beide detectiemethoden doen het even goed”, concludeert Zwikker. “We hebben nog geen keuze gemaakt welke van de twee we gaan gebruiken voor het prototype van de stromingsmeter. De techniek met de beste prijs-prestatieverhouding zal het gaan winnen.” De bedoeling is dat de stromingsmeter uiteindelijk in een behuizing ter grootte van een luciferdoosje moet passen. Hierbij is de kunst om het doosje zodanig van de buitenwereld af te sluiten, dat er binnenin een zo hoog mogelijk vacuüm kan worden bereikt. Hoe minder luchtweerstand het lusje bij de schommeling ondervindt, hoe nauwkeuriger de sensor kan meten. Zwikker: “Voor de micro-coriolis-stromingsmeter productierijp is, moeten we diverse stappen optimaliseren: het fabriceren van het buisje; het laten trillen van het buisje; het meten van de trilling; het berekenen van de massastroming uit die trilling; en ten slotte het integreren van alles in een kleine behuizing. Van al die stappen, is het meten van de trilling de moeilijkste. We hebben met de huidige demonstratieversie laten zien dat het meetprincipe werkt, maar ik denk dat we nog zeker drie jaar nodig hebben om hieruit een produceerbaar prototype te ontwikkelen.” <

tieve afstand tussen de bewegende en de stilstaande elektroden veroorzaakt een veranderende capaciteit, waaruit de coriolis-kracht kan worden gedestilleerd. De chip met de micro-coriolis-stromingsmeter in een proefopstelling in het laboratorium van de Universiteit Twente. De sensor is voorzien van twee permanente magneten voor de excitatie met behulp van Lorentzkrachten

De micro-coriolis-stromingsmeter met randapparatuur in een test-opstelling, waarbij de aan- en afvoerleidingen aan de onderkant van het printplaatje zijn aangebracht Bovenaanzicht van de laboratorium-opstelling voor optische uitlezing. Bij ingenieursbureau Demcon wordt verder onderzoek gedaan aan optische uitlezing met de uitvoering van Hanevelds chip, zoals afgebeeld in de openingsfoto. Daartoe is het micro-coriolis-buisje voorzien van extra randjes, waarop een laserstraal reflecteert. Linksboven is de lichtbron, in het midden de chip met de buis op een X-Y-tafeltje. Linksonder zowel de lichtdetector als de elektronica.

Voor nadere informatie over dit onderwerp uit werkpakket 2E, kunt u contact opnemen met:

Principe van de optische uitlezing, met linksboven

Dr.ir. Joost Lötters, [email protected],

de lichtbron, rechtsboven de lichtdetector. De

Dr.ir. Jeroen Haneveld, [email protected],

lichtbundel weerkaatst tegen het randje van het

Ir. Rini Zwikker, [email protected], of met

ruitvormige coriolis-buisje. Een rotatie van het

Dr.ir. Remco J. Wiegerink, [email protected]

buisje veroorzaakt een verplaatsing van de lichtstraal op de detector.

Micro Micro


23

Hebbedingetje door Philip Broos

Wat is het hebbedingetje? Het is een rasterelektronenmicroscoop, beter bekend als een scanning electron microscope, ofwel SEM. Deze nieuwe Phenom van elektronen-microscoopbouwers FEI uit Eindhoven is zo groot als een kleine koffie-automaat en kostte slechts € 63.500. Er zijn nog maar 35 van deze apparaten in Nederland in gebruik. Wie is de gebruiker? Dr. Rob Sillen (1949), projectleider Kenniscentrum Product Ontwikkeling en Minormanager Microsysteemtechnologie aan de Hogeschool Utrecht. Na zijn studie natuurkunde aan de Universiteit Utrecht, waar hij afstudeerde op kernfusie, deed hij promotieonderzoek (1980-86) bij het FOM in Rijnhuizen. Hij werkte er aan een meetmethode om de temperatuurprofielen van thermonuclearie plasma’s in kaart te brengen. Daarmee kunnen kernfusieprocessen worden bestudeerd in een Tokamak, een donutvormige vacuümkamer waarin een plasma kan worden opgesloten met behulp van sterke magnetische velden. Sillen, die altijd al een voorliefde had voor het onderwijs, ging na zijn promotie werken bij de Hogeschool Hilversum, studierichting Fijnmechanische Techniek. Na een aantal jaren raakte hij ook betrokken bij de oprichting van MINAC, de voorloper van MINACNed, een organisatie die zich ten doel stelt om de activiteiten op het gebied van micro- en nanotechnologie te bevorderen. Na een aantal fusies in HBO-land bevond Sillen zich bij de Hogeschool Utrecht. In 1998 was hij een van de krachten achter het Utrecht Micro Engineering Competentie Centrum. Door intensieve contacten en samenwerking met het MESA-instituut van de Universiteit Twente, onder meer voor docenten- en studentenstages, en 24

Micro Micro


door deelname aan conferenties en beurzen, slaagde de studierichting Fijnmechanische Techniek erin voldoende expertise op te bouwen om hoogwaardig MST-onderwijs aan te kunnen bieden. Met subsidies kon Sillen in 1998 bij Microsysteemtechnologie een cleanroom opzetten voor onderwijsdoeleinden. De afdeling kreeg ook een Leitz SEM uit de jaren zestig die oorspronkelijk bij de Hogeschool Heerlen had gestaan. Telkens wanneer Sillen en de studenten de oude Leitz wilden gebruiken om hun halfgeleider ontwerpen van zeer nabij te bekijken, moest een operator eerst drie uur pompen voor een vacuüm van 10-5 Torr. Tijdens de verbouwing van het hoofdgebouw kwam de oude Leitz rasterelektronenmicroscoop ergens in een opslag; voor wie hem wil hebben. De ongemakken van het oude apparaat in combinatie met de verbouwing waren het breekijzer voor de afdeling MST en het lectoraat Microsysteemtechnologie om de moderne en compacte Phenom van FEI te kopen. Waarom is dit apparaat voor U belangrijk: Rob Sillen: “Phenom is ontworpen voor het vergrotingsgebied tot 20.000. Dat is weliswaar veel minder dan de oude Leitz SEM, maar voor wat wij nodig hebben is dit apparaat perfect. Wij kijken onder meer naar materiaalkundige eigenschappen van proefstukken, zoals breukvlakken en naar de effecten van het opdampen van lagen en etsen.” “Ook de manier waarop je signalen kan detecteren is misschien wel wat beperkt. Zo kun je hiermee bijvoorbeeld niet in de luminicentiemodus werken, waarmee je elektrische informatie over je proefstuk krijgt. Ook de röntgen-analyse en de meting van auger-elektronen voor de samenstelling van het materiaal ontbreekt, evenals de zogenoemde secondaire-elektronen-detectie. Daarmee krijg je

Agenda Congressen / Symposia / Beurzen CANEUS 2009 Workshops on Micro- Nano- Technologies International Collaborative Aerospace Development from Concept to System 1 t/m 6 maart 2009 NASA Ames Research Center Moffett Field, CA, USA www.caneus2009.org 2009 Biosensors and MEMS Packaging 2 en 3 maart 2009 Heriot Watt University Edinburg, Groot-Brittannië www.imaps.org.uk Point one & SenterNovem 9 maart 2009 Evoluon, Eindhoven www.point-one.nl/Events Yole MEMS CEO meeting 11t/m 13 maart 2009 Conferentiecentrum, High Tech Campus, Eindhoven www.yole.fr EuroSimE 2009 Thermal, Mechanical and Multiphysics Simulation and Experiments in Micro-Electronics and Micro-Systems 27 t/m 29 april 2009 Technische Universiteit Delft www.eurosime.org I2MTC 2009 IEEE Instrumentation & Measurement Technology Conference 5 t/m 7 mei 2009 Suntec Singapore International Convention & Exhibition Centre Singapore, Singapore www.imtc.ieee-ims.org NMDC 2009 IEEE Nanotechnology Materials & Devices Conference 2 t/m 5 juni 2009 Traverse City, MI, USA www.egr.msu.edu/nmdc2009

EUSPEN 2009 European Society for Precision Engineering & Nanotechnology 2 t/m 5 juni 2009 San Sebastian, Spanje www.sansebastian.2009euspen.eu COMS 2009 30 augustus t/m 4 september 2009 Radisson SAS Falconer Hotel, Kopenhagen http://www.mancef-coms2009.org/ HAT Health & Technology congres 2009 8 en 9 september 2009 Congrescentrum Papendal, Arnhem www.hat-congres.nl MNE 35th International Conference on Micro & Nano Engineering (MNE) 28 september t/m 1 oktober 2009 Gent, België http://www.mne09.org/ Precisiebeurs 2009 2 en 3 december 2009 NH Conferentiecentrum Koningshof, Veldhoven www.precisiebeurs.nl MicroNano conferentie 2009 5 en 6 november Delft Eurohaptics 2010 8 t/m 10 juli 2010 Vrije Universiteit, Amsterdam http://www.eurohaptics2010.org/

MicroNed mededelingen Werkpakket-bijeenkomsten

De bijeenkomsten zijn besloten. Aanmelding via Mw. Lucienne Dado, telefoon (015) 278 4357, e-mail L.A.J.Dado-terHuurne@ tudelft.nl of bij de desbetreffende werkpakketleider is verplicht in verband met geheimhouding.

informatie over de topologie van je materiaal. Bij de Phenom gebruiken ze alleen backscattter-methode, waarbij het beeld wordt opgebouwd door de elektronen op te vangen die van het monster terug kaatsen. Okay, je krijgt hier dus minder analysemethoden ter beschikking, maar ze hebben voor €63.000 wel een zeer betaalbaar vergrotingsapparaat gemaakt.” “Waar we bij die Leitz drie uur vacuüm moesten pompen, kan je bij dit instrument al na vijf minuten aan het werk. Hier zit ook een vacuümpomp op, dat zit in het “schoenendoosje” onder de tafel.” “De Phenom levert enorm mooie beelden”, stelt hij met een tevreden glimlach vast. “Je kunt veel grotere vergrotingen maken dan met een optische microscoop en toch hou je vanwege de grote scherptediepte een goed overzicht. Daarnaast is het gebruiksgemak van dit ding enorm. Met één druk op de knop kan ik alle instellingen veranderen en in combinatie met het aanraakscherm is het werkelijk

1A…D MISAT bijeenkomst 19 maart 2009, Utrecht Info: [email protected] 2A Atomisation 13 maart 2009, lokatie nog niet bekend Info: [email protected] 2C Sensing & Diagnostics on a chip 18 juni 2009, Wageningen Info: [email protected] 2H Emulsification 23 maart 2009, Wageningen Info: [email protected] 3D Non-lithographic micro patterning tools 8 mei 2009, lokatie nog niet bekend Info: [email protected] 4AB Transport Phenomena & Multi Physics 4 juni 2009, Delft Info: [email protected] 4D Design & Optimisation 1 april 2009, Enschede Info: [email protected]

Voortgangsrapportage MicroNed periode 2008 2 maart 2009 einddatum projectrapportages door de projectleiders. 23 maart 2009 einddatum werkpakketrapportages door de WP-leiders. 1 mei 2009 indienen jaarrapportage 2008 bij SenterNovem.

Data MicroNed voorschotverzoek 2009 17 april 2009 einddatum eerste (voorlopige) versie. 20 mei 2009 einddatum tweede (definitieve) versie. 19 juni 2009 einddatum volledige rapportage aan SenterNovem.

een feest om er mee te werken. Bij de Leitz had je een operator nodig, met dit apparaat kunnen de studenten zelf binnen de kortste keren zelf aan de slag. Je moet ze eens zien glimmen wanneer ze na tien minuten zelf achter de knoppen zitten!” “Wij willen microsysteemtechnologie in het onderwijs uitbreiden met materiaalonderzoek en dan is SEM een prachtig hulpmiddel. Zowel de afdeling Life-Sciences & Chemistry als de afdeling Elektro techniek komen binnenkort bij ons met monsters om te kijken hoe zij het apparaat kunnen gebruiken. Zelfs van buiten de Hogeschool komen er gebruikers. Laatst heeft de zonnecelgroep van de Universiteit van Utrecht vanwege verbouwingen in hun lab gevraagd wat proefjes te mogen doen met onze apparatuur, vertelt Sillen. “Als genoegdoening hebben we wat samples gekregen, dat is met recht wat je een een win-win-situatie noemt.” < Micro Micro


25

MicroNed Visie 2010 +

Kleine producten voor suc door Richard van der Linde, Henne van Heeren en Fred van Keulen Achtergrond Het reduceren van het gebruik van energie en grondstoffen is een mondiale noodzaak waarbij Nederland niet kan achterblijven. Micro Systeem Technologie (MST) zal binnen afzienbare tijd (0-10 jaar) een substantiële bijdrage leveren aan de totstandkoming van energiezuinige en duurzame producten alsmede efficiëntere productieprocessen. Dit zal gebeuren door zowel miniaturisering van (half) producten zoals sensoren, instrumenten en productiemachines als door het sneller en nauwkeuriger verschaffen van informatie over onder meer biologische/chemische processen waardoor tijdig kan worden ingegrepen en bijgestuurd. De wereldmarkt voor MST- producten groeit sterk. Onder de meest succesvolle producten van de laatste jaren bevinden zich veel MST-producten of producten met MST componenten erin (zoals versnellingssensoren in Ipods en auto’s, microscanners, inkjet printers, hard disc heads etc…). MST is bezig om duurzaam verankerd te raken in de industrie. Nederland heeft thans (nog) geen vooraanstaande MST-producenten zoals Texas Instruments of HP. Wel kent Nederland grote bedrijven als Océ, ASML, Philips en Friesland Foods die in staat zijn MST-producten te ontwikkelen dan wel toe te passen in haar producten. Ook kent Nederland een innovatieve (toeleverende) MKB industrie. De voor Nederland zo belangrijke voedsel en procesindustrie is zich ook goed bewust van de baten van het toepassen van MST-producten. MicroNed ziet haar toegevoegde waarde voor de komende jaren daarom in een verdere uitbouw van de publiek private samenwerking voor een volgende generatie van MST-producten voor Nederland. De grootste impact hiervan wordt verwacht in de segmenten: voeding, gezondheidsmonitoring, procesindustrie, high-tech systemen en ruimtevaart maar ook in opkomende segmenten als energie en milieu (waaronder waterbehandeling). MicroNed is een MST technologieprogramma met een uniek karakter: het is namelijk in staat gebleken om MKB, middelgrote en grote bedrijven aan zich te binden met Publiek Private Samenwerking (PPS). Door nauwe samenwerking komt publiek ontwikkelde kennis succesvol terecht in gespecialiseerde industriesegmenten. MicroNed is een essentiële factor gebleken in het doorvoeren van MST als enabling technologie bij bedrijven. Het aantal partners en gebruikers van MicroNed steeg van 30 in 2005, tot halverwege de looptijd ruim 50 deelnemers. Resultaten Het lopende MicroNed programma levert inmiddels concrete successen op, zoals onder meer procesverbeteringen bij Friesland Foods, micro-flow-sensing producten bij Bronkhorst, en satelliettechnologie met aardse spin- off zoals: micro thrusters, vacuum sensoren en draadloze sensor communicatie. Deze successen werden mogelijk gemaakt door nauwe samenwerkingsverbanden tussen innovatieve MKB’s, grote bedrijven, kennisinstellingen en universiteiten. Sommige van deze resultaten vinden direct hun weg naar de industrie, anderen hebben nog een vervolg funding nodig binnen industrialisatie gerichte programma’s zoals in Point One, PID, DSTI, etc. 26

Micro Micro


Resumerend blijkt MicroNed een waardevolle voedingsbodem voor MST innovatie, waarbij door intensieve samenwerking van publieke en private partijen de Nederlandse kennisparadox wordt verkleind. Om te bepalen waar MST in Nederland na 2010 naartoe moet is MicroNed in samenwerking met bureau Berenschot een visievormingsproces gestart. Hiertoe zijn interviews gehouden met opinieleiders uit aanpalende programma’s (CTMM, PHTS/Point One, Holst, F&ND, PI, NanoNed, ESA) en key-stakeholders van MicroNed. Vervolgens hebben de industrie en de academia tijdens speciale bijeenkomsten hun input geleverd. Deze samenvatting geeft een verkorte uitkomst van dit proces weer in de vorm van een visie voor de MST in Nederland. Vraagstelling Visie 2010+ Centraal bij de visievorming was de vraag: ‘Wat moet er gebeuren om innovaties vanuit MST te laten slagen?’. Scherp kiezen en de juiste instrumenten inzetten brengt het innoverende vermogen van de Nederlandse bedrijven omhoog. Vooral bij MKB en middelgrote bedrijven zit een enorm groeipotentieel. Deze bedrijven vinden vaak moeilijk aansluiting bij onderzoeksprogramma’s en kennispartijen. Het kiezen voor gefocusseerde thema’s, en een flexibele aanpak en een tijdschaal die past bij de dynamische wereld van de kleinere bedrijven wordt dan ook als oplossing gezien. Die flexibele aanpak is ook nodig omdat er van nature een onvoorspelbare kant zit aan onderzoek en innovaties. Er zijn successen waar ze niet worden verwacht en mislukkingen die men niet heeft zien aankomen. Bijstellingsmechanismen gedurende de looptijd van een PPS zijn daarom een vereiste. Alleen dan durft deze groep deelnemers risico’s te nemen en te (blijven) participeren in een PPS zoals MicroNed. Bij al het onderzoek en de ontwikkelingen zal er een scherp oog moeten worden gehouden op de toepassing en moeten het onderwerpen betreffen met een middellange commercialisatie verwachting. Om goed aansluiting te blijven houden met de relevante sectoren, zal moeten worden aangehaakt bij roadmaps die breed worden gedragen door de industrie. Roadmaps waar MST substantieel kan bijdragen aan de realisatie zijn onder andere: Proces Intensificatie, Scheidingstechnologie, Food & Nutrition, European Space Agency, Eposs, Point One en Holst. Naast de middellange commerciële scope is ook de blik verder vooruit belangrijk. Zo is nanotechnologie mogelijk de MST van de toekomst en biedt grote kansen voor de Nederlandse economie. De MST-industrie kan de toekomstige enabler van nanotechnologie worden. Vandaag de dag speelt MST al een belangrijke rol als schakel tussen de macro en de nano wereld. Hoewel micro en nano wetenschappen thans nog gescheiden werelden zijn met een kleine maar hoopvolle overlap is het zaak om deze werelden nader op te lijnen. Het Nederlands Nano Initiatief (NNI) en het daaraan gekoppelde NanoLab geven een waardevolle en duurzame kennisbasis aan de MST-community. De micro en de nano gemeenschappen hebben echter een eigen agenda en belangen.

cesvolle bedrijven Kansen voor MST in Nederland Op de MicroNed Industriedag is een duidelijk beeld ontstaan van de concrete MST-behoefte van de Nederlandse industrie voor de komende jaren. Vanuit zowel de microfluidische, als de high-tech als de ruimtevaart gemeenschap is een helder toekomstbeeld geschetst. Microsystemen zullen een grote bijdrage gaan leveren aan het bereiden en scheiden van producten bij de bron, on demand en klantspecifiek. In het bijzonder in het voedselsegment waar nagenoeg alle producten een micro structuur hebben. Met MST zijn complexere eindproducten te maken, die beter toegerust zijn voor de verschillende eisen die in toenemende mate gesteld worden aan productie, transport, gebruik en afvalverwerking. Tevens kan MST de link zijn tussen processen op zeer kleine (nano-) schaal en de (macro)wereld. Het zal daarom substantieel bij gaan dragen aan het ontwikkelen van nieuwe processen en productiemiddelen in de (fijn-) chemische en voedingsmiddelen industrie. Met deze nieuwe processen zal energie worden bespaard en zullen processen beter afgestemd kunnen worden op de maat van de kleinste componenten en hun kwetsbaarheid. Micronozzles, microreactoren en membranen vormen hiervoor de technologische basis. Functionele vloeistoffen en poeders vormen de volgende generatie producten die hiermee mogelijk gemaakt wordt. Microsystemen kunnen ook bijdragen aan het aantonen van zeer kleine hoeveelheden materie in complexe omgevingen. Het medium is hier veelal een vloeistof of een gas. Hiermee kan grip gekregen worden op een divers scala van kritische processen. De procesindustrie, de medische wereld en het milieu zijn hier bij gebaat. Om de bovenstaande toepassingen mogelijk te maken is ook productie van MST systemen nodig. De MST-agenda van de hightech industrie dient derhalve bij de visie betrokken te worden. Deze is van nature niet gericht op het omgaan met vloeistoffen en gassen, en al zeker niet met biologische media. Uitdagingen die men hier dan ook ziet zijn: elektrisch/fluidische verbindingen, autonome sensoren (harsh environments, energy scavenging/ conversie, communicatie), productie/assemblage (snelheid, nauwkeurigheid, procescontrole, procesontwikkeling) en low-cost integratie en packaging (compatibiliteit tussen bestaande fabs, biocompatibiliteit, kostprijs). Een punt van aandacht is dat deze onderwerpen als bouwstenen ontworpen en vastgelegd dienen te worden. Dit maakt hergebruik voor verschillende applicaties mogelijk. De ruimtevaart gemeenschap heeft een Europees gedragen agenda en een roadmap voor de komende jaren. MST staat hier prominent op omdat het kleiner maken van apparatuur voor missies direct bijdraagt aan kostenreductie. Op de Industriedagen zijn de volgende specifieke MST-onderwerpen als belangrijk benoemd: micro propulsion/actuation (oa. nozzles, thrusters), autonome sensoriek, draadloze communicatie, en energiehuishouding. Ook generieke onderwerpen als MST-architecturen, interfaces, harsh environments en testen/demonstratie zijn onderwerpen bij uitstek waar ruimtevaart bijdraagt aan de algehele MST community. Een toekomstig MST-programma zal zich aldus in de toepassing moeten gaan richten op microfluidische en sensor producten met een ruime aandacht voor fundamentele industrialisatie onderwerpen als: opschaling, massieve parallellisatie, maakbaarheid,

time-to-market, first-time-right, robuustheid en betrouwbaarheid. Deze expertise is thans aanwezig in MicroNed maar verdeeld over verschillende bloedgroepen. Het bijeenbrengen van de juiste expertise in ieder van de boven gedefinieerde thema’s geeft een compleet en multidisciplinair palet aan expertise per thema. Organisatie in vijf thema’s De industriële vragen zijn gegroepeerd en ondergebracht in de onderstaande vijf thema’s waarop industrie en academie elkaar treffen en welke aansluiten bij de huidige sterktes van MicroNed. Lab on a chip; Dit betreft de brede verzameling meetinstrumenten die in staat is om kleine hoeveelheden materiaal aan te tonen of in staat is om fysische parameters van een kleine hoeveelheid vloeistof of gas te bepalen ten behoeve van veiligheid, gezondheid en efficiëntie. Produceren met microreactoren; Dit betreft het efficiënter uitvoeren van chemische reacties en processen in de producerende industrie. Processing met microfiltratie; Dit betreft het energie zuiniger en materiaal vriendelijker scheiden of raffineren van vloeistoffen ten behoeve van de producerende industrie. Micronozzles; Dit betreft het slimmer genereren van gassen, vloeistoffen en emulsies voor een breed palet van applicaties zoals: printen, thrusters, of sproeidrogen. Autonome sensorsystemen; Dit betreft geïntegreerde systemen die in staat zijn om te communiceren, onderhoudsvrij te zijn en in staat zijn zichzelf te regelen in een ‘harsh environment’. Tot slot dient een toekomstig Nederlands MST-programma zich te richten op het bevorderen van samenwerking over de gehele keten, waarbij ontwikkelactiviteiten dienen uitgevoerd te worden in multidisciplinaire teams, en waarbij industrie en wetenschap beiden op basis van gelijkwaardigheid participeren. Het stationeren van AIO’s bij bedrijven of het stationeren van onderzoekers uit het bedrijfsleven op de universiteiten, kan bijdragen aan de efficiëntie van het innovatieproces en de kennistransfer, evenals tussentijdse tenders om succesrijke activiteiten in bijvoorbeeld spin-off bedrijvigheid te versterken. <

In de laatste maanden van 2008 en begin 2009 is gezamelijk door MicroNed, Nederlands Nano Initiatief en Holst een FES-aanvraag geformuleerd binnen het HTSM-thema 2009, die 2 maart 2009 is overhandigd aan SenterNovem. Visie 2010+ is de basis geweest voor de MicroNed-inbreng van de aanvraag. Micro Micro


27

MicroNed impact Publicaties in wetenschappelijke tijdschriften tot 2008 (subset)

Covalent Biofunctionalization of Silicon Nitride Surfaces Arafat, A., Giesbers, M., Rosso, M., Sudholter, E., Schroën, K., White, R., Yang, L., Linford, M., Zuilhof, H. Langmuir, vol. 23 (2007)/ MicroNed-project 2C2 en 2H2

Remarks on Analysis, Design and Amplitude Stability of MOS Colpitts Oscillator Filanovsky I. M., Verhoeven C. J. M., Reja M. IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs, vol.54/9 (2007) / MicroNedproject 1A3

Dynamic output feedback control of quasi-LPV mechanical systems Polat, I., Eskinat, E., Kose, I.E. IET Control Theory Appl., vol. 1(4) (2007) pp.1114–1121 / MicroNed-project 3B4

Laser interference as a lithographic nanopatterning tool Rijn, Cees J. M. van Microlith., Microfab., Microsyst vol. 5, 011012 (2006) / MicroNed-project 2A14

Shear pulses nucleate fibril aggregation Akkermans, C., Venema, P., Rogers, S.S., Goot, A.J. Van der, Boom, R.M. and Linden, E. van der Food Biophysics, vol. 1 (2006) / MicroNedproject 2B1

Transient behavior of magnetic micro-bead chains rotating in a fluid by external fields Petousis, I., Homburg, E., Dietzel, A. Lab on a Chip, vol. 7 (2007), pp.1746–1751 / MicroNed-project 2C5 Electroosmotic flow analysis of a branched U-turn nanofluidic device Parikesit, G.O.F., Markesteijn, A.P., Kutchoukov, V.G., Piciu, O., Bossche, A., Westerweel, J., Garini, Y.,Young, I.T. Lab on a Chip, vol. 5 /10 (2005) / MicroNedproject 2F1

Comparing flat and micro-patterned surfaces: gas permeation and tensile stress measurements Peters, Alisia M., Lammertink, Rob G.H., Wessling, Matthias Journal of Membrane Science, vol.320/1-2 (2008) / MicroNed-project 3C2

Absolute fluorescence calibration 1 Young, I.T., Garini, Y., Vermolen, B.J., Liqui Lung, G.F., Brouwer, G., Hendrichs, S., Spoelstra, J., Wilhelm, E., Zaal, M., Morabit, M. el European Journal of Medical Genetics,. vol. 48(4) (2005), pp.533-533. / MicroNed-project 2F1 Fabrication of nanofluidic devices in glass with polysilicon electrodes Kutchoukov, V.G., Pakula, L., Parikesit, G.O.F., Garini, Y., Nanver, L.K., Bossche, A. Sensors and Actuators A, Physical, vol. 123-124 (2005) pp.602–607 / MicroNed-project 2F1

High performance micro-engineered hollow fiber membranes by smart spinneret design Nijdam, W., Jong, J. de, Rijn, C.J.M. van, Visser, T., Versteeg L., Kapantaidakis, G., Koops, G.-H., Wessling, M. Journal of Membrane Science, vol. 256 (2005) / MicroNed-project 3C6 Polar Domains in Lead Titanate Films under Tensile Strain Catalan, G., Janssens, A., Rispens, G., Csiszar, S., Seeck, O., Rijnders, G., Blank, D.H.A., Noheda, B. Physical Review Letters, vol. 96 (2006) / MicroNed-project 3D4

Self-assembling protein arrays on DNA chips by auto-labeling fusion proteins with a single DNA address Jongsma, M.A., Litjens, R.H.G.M. Proteomics, vol. 6 (2006) / MicroNed-project 2C3

From micro to nano: recent advances in highresolution microscopy Garini,Y., Vermolen, B.J. and Young, I.T. Current Opinion in Biotechnology, vol. 16/1 (2005) / MicroNed-project 2F1 Stereoscopic Micro Particle Image Velocimetry Lindken, R., Westerweel, J., Wieneke, B Experiments in Fluids, vol. 41/2 (2006) pp.161171 / MicroNed-project 2F3

28

Micro Micro


A driven two-dimensional granular gas with Coulomb friction Herbst, O., Cafiero, R., Zippelius, A., Herrmann, H. J., Luding, S. Physics of Fluids, Volume 17/10 (2005) pp. 107102-107102-16 / MicroNed-project 4A2 Energy nonequipartition, rheology, and microstructure in sheared bidisperse granular mixtures Alam, M., Luding, S. Phys. Fluids 17, 063303 (2005) / MicroNedproject 4A2 Jamming transition in granular systems Majmudar, T. S., Sperl, M., Luding, S. et al. Physical Review Letters, vol 98/5 (2007), art.nr 058001 / MicroNed-project 4A2

Rheology of 2D and 3D granular mixtures under uniform shear flow: Enskog kinetic theory versus molecular dynamics simulations Montanero, J. M., Garzo, V., Alam, M., Luding, S. Granular Matter, vol. 8/2 (2006) / MicroNedproject 4A2

Analytical solution of the density profile for a gas close to a solid wall Akker, E.A.T. van den, Frijns, A.J.H., Nedea, S.V., Steenhoven, A.A. van Journal of Computational Physics, vol. 68/4 (2006), pp. 401 - 424 / MicroNed-project 4A6

Structure and cluster formation in granular media Luding, S., Pramana - journal of physics, vol. 64/6 (2005) / MicroNed-project 4A2

Modeling of Shape Memory Alloy Shells for Design Optimization Langelaar, M. and Van Keulen, F Computers & Structures, vol. 86/9 (2008) pp.955-963 / MicroNed-project 4D3

Transport coefficients for dense hard-disk systems Garcia-Rojo, R., Luding, S., Javier Brey, J. Phys. Rev. E, vol. 74/6 061305 (2006) / MicroNed-project 4A2

Encyclopedia of Nanoscience and Nanotechnology Hoofdstuk Nano Membranes, vol 7, pp 47-82 Rijn, C.J.M. van & Nijdam W. ISBN 1-58883-063-2 American Scientific Publishers

Sensitivity Analysis of Shape Memory Alloy Shells Langelaar, M. and Van Keulen, F Computers & Structures, vol.86/9 (2008) pp.964-976 / MicroNed-project 4D3 Ultrafine Cohesive Powders: From Interparticle Contacts to Continuum Behaviour Tykhoniuk, R., Tomas, J., Luding, S., Kappl, M., Heim, L., Butt, H.-J. Chemical Engineering Science, vol. 62/11 (2007) / MicroNed-project 4A2 Coupled Electro-Mechanics Simulation Methodology of the Dynamic Pull-in in MicroSystems Rochus, V., Rixen, D.J., Golinval, J.-C. Sensors Letter, vol. 4/2 (2005) pp.359- 365 / MicroNed-project 4A4 Electrostatic coupling of MEMS structures: transient simulations and dynamic pull-in Rochus, V., Rixen, D.J., Golinval, J.-C. Nonlinear Analysis, vol. 63/5-7 (2005) pp.1619-e1633 / MicroNed-project 4A4 Monolithic modelling of electro-mechanical coupling in micro-structures Rochus, V., Rixen, D.J., Golinval, J.-C. Int. Jnl. Num. Meth. in Eng, vol. 65 /4 (2005) pp. 461-493 / MicroNed-project 4A4 Iterative solution of the random eigenvalue problem with application to spectral stochastic finite element systems Verhoosel, C.V., Gutiérrez, M.A., Hulshoff, S.J. Int.Journal for Numerical Methods in Engineering, vol 68/4 (2006) pp. 401 – 424 / MicroNed-project 4A5

Bijdrage aan wetenschappelijke boeken

Food material Science; Principles and Practice J.M. Aguilera, P.J. Lillford (eds). Hoofdstuk 15 Emulsions: Principles and Preparation Boom, R.M. / MicroNed-project 2H ISBN 978-0-387-71946-7 Springer (2008)

An augmented Lagrangian decomposition method for quasi-separable problems in MDO Tosserams, S., Etman, L.F.P., Rooda, J.E. Structural and Multidisciplinary Optimization, vol. 34(3) (2007) pp. 211-227 / MicroNedproject 4D5 An augmented Lagrangian relaxation for Analytical Target Cascading using the alternating direction method of multipliers Tosserams, S., Etman, L.F.P., Papalambros, P.Y., Rooda, J.E. Structural and Multidisciplinary Optimization, vol. 31(3) (2007) pp. 176-189 / MicroNedproject 4D5 Block-separable linking constraints in augmented Lagrangian coordination Tosserams, S., Etman, L.F.P., Rooda, J.E. Journal for Structural and Multidisciplinary Optimization, vol. 27/5, (2009) / MicroNedproject 4D5

Micro-Assembly Technologies and Applications by Svetan Ratchev (Editor), Sandra Koelemeijer (Editor) Hoofdtsuk: Impact Force Reduction for MicroAssembly, pags. 325-332 Plak, R., Görtzen, R., Puik, E. ISSN 1571-5736 Volume 260/2008 / Springer Boston / MicroNed-project 3B Micro-Assembly Technologies and Applications by Svetan Ratchev (Editor), Sandra Koelemeijer (Editor) Hoofdtsuk: Statically Determined Gripper Construction , pags. 251-256 Plak, R., Görtzen, R., Puik, E. ISSN 1571-5736 Volume 260/2008 / Springer Boston / MicroNed-project 3B

Micro Micro


29

MicroNed impact Patentaanvragen:

US.patent 06075693.09 / per datum 24 maart 2006 Light sensor / MicroNed project 1A2 Leijtens, J. en Hopman, J. US.patent 06075693.10 / per datum 24 maart 2006 Light sensor / MicroNed project 1A2 Leijtens, J. en Hopman, J.

PCT Int. Appl. (2005), CODEN: PIXXD2 WO 2005123273 A1 20051229 AN 2005:1350070 CAPLUS Tailor-made functionalized silicon and/or germanium surfaces / MicroNed project 1C2 Zuilhof, J.T., Schroën, C.G. P. H.; Khamis, A.A.M.

Nieuwe actieve partners: (per amendement 4)

NXP (actief in WP2C) Dr.ir. F.P. Widdershoven [email protected] www.nxp.com ISIS (actief in WP1C) Ir. A.R. Bonnema [email protected] www.isispace.nl Cosine Research (actief in Auxilliary project) Ir. E. Maddox [email protected] www.cosine.nl NLR (actief in Auxilliary project) Ir. B-J. Vollmuller [email protected] www.nlr.nl TWMS (actief in WP3C) Dr. T.W.N. Bieze [email protected] www.twms.nl

30

Micro Micro


Benoemingen binnen de MicroNed community:

Ir. Wybren Jouwsma, Ontving een eredoctoraat aan de TU Delft tijdens de Diësviering op 9 januari 2009. Met zijn benoeming eert de TU Delft Wybren Jouwstra, directeur en mede-oprichter van het succesvolle en innovatieve bedrijf Bronkhorst High-Tech, voor zijn bijdragen aan innovaties in de ingenieurswetenschappen, met name in industriële context. Prof. Dr.ir. Jacqueline M.A. Scherpen Benoeming 1 september 2006, Rijksuniversiteit Groningen Leerstoel: Discrete Technology and Production Automation Intreerede: 26 februari 2008 Titel: Regelen met balans Prof. Dr. Cees J.M. van Rijn (bijzonder) Benoeming tot bijzonder hoogleraar, 1 april 2006, Wageningen Universiteit Leerstoel: microsysteem- en nanotechnologietoepassingen voor agro, food en gezondheid Intreerede: 8 november 2007 Titel: Nanotechnologie en het Beloofde Land Prof. Dr. Eberhard Gill Benoeming: 1 januari 2007, TU Delft Leerstoel: System Integration Design and Analysis of Space Systems Intreerede: 17 september 2008 Titel: Together in Space: potentials and challenges of distributed space systems Prof. Dr. Han Zuilhof (persoonlijk) Benoeming tot persoonlijk hoogleraar, 2 april 2007, Wageningen Universiteit Leerstoel: Organische chemie Intreerede: 10 april 2008 Titel: Alles is altijd ingewikkelder: het leven, het heelal en de organische chemie Prof. Dr. Urs Staufer Benoeming 15 oktober 2007, TU Delft Leerstoel: Micro and Nano Engineering Intreerede: 13 november 2009 Titel: (nog niet bekend) Prof. Dr. Rer. Nat. Stefan Luding Benoeming 1 januari 2008, Universiteit Twente Leerstoel: Multi-scale mechanics Intreerede:15 mei 2008 Titel: Particles, contacts and cooperative structures

Estafette-column Mega-micro Ruige tijden momenteel. De economie draait moeizaam, mensen raken hun baan kwijt, en de overheid heeft grote problemen met de begroting voor komend jaar. Mooie tijden momenteel. Het percentage duurzaam opgewekte energie in Nederland neemt toe. De detectielimieten voor te detecteren ziekteverwekkers gaan omlaag. Medische diagnostiek wordt sneller en accurater, en de samenstelling van emulsies wordt steeds beter te controleren. Het is in dit spanningsveld dat innovatief Nederland momenteel moet opereren. Het lijkt een mijnenveld van threats and weaknesses, maar tegelijkertijd staat het veld nu, begin maart, al helemaal in bloei en vol opportunities and strengths. Precies dìt is de plek waar MicroNed opereert, waar innovatief onderzoek voet aan wal zet. Voor innovatie zijn een paar dingen van groot belang: de drive, die voortkomt uit de noodzaak van verbeteringen; de rust, die onderzoekers de kans geeft om te zoeken voordat ze vinden; en het vertrouwen dat dat soms tergend langzame proces het meest kansrijk is om tot verdere verbeteringen te komen. Juist wanneer de waan en realiteit van alledag grote schommelingen vertoont, is het zaak te blijven werken aan de zaken die een lange adem vereisen. Tussenresultaten zijn daarbij dan zeer motiverend. Tijdens de afgelopen MicroNanoConference (november 2008, Ede) toonden tal van universitaire en industriële onderzoekers hun data. AIO’s stonden volenthousiast uit te leggen wat de grote significantie was van dat ene punt bovenin een grafiek. De AIO’s van 10, 20 jaar terug stonden nu namens bedrijven uit te leggen wat de innovatie was die ten grondslag lag aan hun laatste product. Als MicroNed met één ding gekarakteriseerd kan worden, dan is het wel met dit samenbrengen van enthousiasme en ervaring, en met de mogelijkheid om fouten te maken èn daarvan te leren. In mijn eigen lab zie ik daarvan de vruchten groeien. De samenwerking met bedrijven als Philips en NXP zorgt voor banden tussen moleculaire biologen, elektrotechnici en onze oppervlaktechemie. Die samenwerking is voor een significant deel gestuurd vanuit die bedrijven en hun behoeften. Die behoefte naar een product (en ultimo winst) zijn heel begrijpelijk, al doen ze mij als universitair onderzoeker weinig. Maar de wetenschap

die hieruit is voortgekomen, is cool. Wanneer ik mijn gevoel in de woorden van mijn kinderen zou moeten vertalen: vet gaaf! We modificeren oppervlakken met laagjes van precies één molecuul dik. Daaraan koppelen we complexe biomoleculen en kijken in detail of, en zo ja, hoe die er op zitten. Tot slot bestuderen we de biologische interacties die dat oplevert. We proberen uit te zoeken hoe dat oppervlak moet worden voorbehandeld om het goed reproduceerbaar te krijgen, we proberen te kijken naar de stabiliteit, vervolgreacties, de wijze waarop die moleculen vastgepakt zitten op het oppervlak… Met andere woorden: we kijken naar alles waar een organisch chemicus die zich met oppervlakken bezig houdt, enthousiast van wordt. De bedrijven kijken over onze schouder mee, en delen – los van bedrijfsbelangen – het enthousiasme voor de kleine stapjes vooruit die we steeds opnieuw zetten. Het is daarmee een echte win-win opzet, die we hopelijk in het FES programma High-Tech Systems & Materials zullen kunnen voortzetten. Speciaal uitdagend daarbij is de integratie. Sommige aspecten van deze innovatieve wetenschap zitten op de millimeter-schaal, andere op micrometerschaal en weer andere op (fracties van) de nanometerschaal. Afhankelijk van de focus is dit bionanotechnologie, oppervlaktechemie, moleculaire diagnostiek, of microfluïdica, of misschien omvat het wel al die gebieden. En alleen al in de integratie van componenten, die op zichzelf weinig zouden kunnen, zit de kracht en de uiteindelijke omvang: MicroNed is micro èn mega tegelijk!

Han Zuilhof Hoogleraar organische chemie Wageningen Universiteit

Zuilhof geeft het estafettestokje door aan Henk Stapert van Philips

Micro Micro


31

MicroNed is een publiek-private verband waarin tien kennisinstituten, 28 actief deel nemende bedrijven (partners) en zo’n 25 betrokken bedrijven (gebruikers) samenwerken aan zowel het verwezenlijken van nieuwe MST-toepassingen, als aan het opzetten van een duurzame kennisinfrastructuur op het gebied van microsysteemtechnologie. MicroNed is een van de 37 BSIK-consortia die zijn opgezet voor het versterken van economische kennisinfrastructuur en die deels worden gefinancierd uit de Nederlandse

aardgasbaten. Het totale budget van MicroNed bestaat uit € 58 miljoen. Daarvan is € 30 miljoen ingebracht door de partners, de overheid heeft € 28 miljoen toegezegd. MicroNed staat namens de overheid onder supervisie van drs. J.R.G. Bakker (voorzitter, Min. van Econ. Zaken), drs. J.N. Mout (Min. van Onderwijs, Cultuur & Wetenschap) en mr. P.M.A. Vetter (Min. van Landbouw, Natuur & Voedselkwaliteit).

Raad van Toezicht (deelnemende organisaties & bedrijven, Vz. Prof.ir. O.H. Bosgra) Management Team (7 leden, Vz. Prof.dr.ir. A. van Keulen)

Bureau

Cluster-leider MISAT

Cluster-leider SMACT

Cluster-leider MUFAC

Cluster-leider FUNMOD

1A Satellite bus Dr.ir. C.J.M. Verhoeven Technische Universiteit Delft Fac. EWI / ELCA Postbus 5031 2600 GA Delft Tel. (015) 278 6482 E-mail [email protected]

2A Atomisation Dr. A.M. Versluis Universiteit Twente Fac. TNW / Vloeistoffysica Postbus 217 7500 AE Enschede Tel. (053) 489 6824 e-mail [email protected]

3A 3d-Microstructuring Dr.ir. H.H. Langen Technische Universiteit Delft Fac. 3ME / PME Design Mekelweg 2 2628 CD Delft Tel. (015) 278 1887 E-mail [email protected]

4A/B Transport phenomena & multi physics Prof.dr. D.J. Rixen Technische Universiteit Delft Fac. 3ME / PME Mekelweg 2 2628 CD Delft Tel. (015) 278 1523 E-mail [email protected]

1B Payload system Dr.ir. B. Monna SystematIC design BV Motorenweg 5G 2623 CR Delft Tel. (015) 251 1100 E-mail [email protected]

2B Micro-engineering of supramolecular assemblies Prof.dr. E. van der Linden Wageningen Universiteit Agrotechnologie & Voedingswetenschappen / Food Physics Group Postbus 8129 6700 EV Wageningen Tel. (0317) 485 417 e-mail [email protected]

3B Micro assembly Dr.ir. M. Tichem Technische Universiteit Delft Fac. 3ME / PME Mekelweg 2 2600 AA Delft Tel. (015) 278 1603 E-mail [email protected]

4C Micromechanics Prof.dr.ir. M.G.D. Geers Technische Universiteit Eindhoven Fac.Werktuigbouwkunde, MoM, WH 4.135 Postbus 513 5600 MB Eindhoven Tel.(040) 247 5076 E-mail [email protected]

3C Phase separation microfabrication Dr.ir. R.G.H. Lammertink Universiteit Twente Fac. TNW / Membraantechnologie Postbus 217 7500 AE Enschede Tel. (053)489 2063 E-mail [email protected]

4D Design & Optimisation Prof.dr.ir. A. van Keulen Technische Universiteit Delft Fac. 3mE / PME Mekelweg 2 2628 CD Delft Tel. (015) 278 6515 E-mail [email protected]

Prof.dr. E.K.A. Gill

1C Spacecraft architecture Ir. A.R. Bonnema Innovative Solutions in Space (ISIS) Rotterdamseweg 380 2629 HG Delft Tel. (015) 256 9018 E-mail [email protected] 1D Formation flying systems Prof.dr.ir. J.M.A. Scherpen Rijksuniversiteit Groningen Fac. Wiskunde en Natuurwetenschappen Instituut Technologie en Management Nijenborgh 4 9747 AG Groningen Tel. (050) 363 8791 E-mail [email protected]

Prof. dr. C.J.M. van Rijn

2C Sensing & Diagnostics on a chip Dr.ir. M.A. Jongsma Wageningen Universiteit Plant Research International Postbus 16 6700 AA Wageningen Tel. (0317) 480 932 E-mail [email protected] 2D Dynamic micro-fractionation Prof.dr. P.M. Sarro Technische Universiteit Delft Fac. EWI / ECTM Postbus 5053 2600 GB Delft Tel. (015) 278 7708 e-mail [email protected]

Dr.ir. H.H. Langen

Prof.dr. D.J. Rixen

3D Non-lithographic micro patterning tools Dr. E.S. Kooij Universiteit Twente Fac. TNW / MESA+ Postbus 217 7500 AE Enschede Tel. (053) 489 3146 E-mail [email protected]

2E Micro coriolis flow controller Ir. R. Zwikker Demcon BV Zutphenstraat 25 7575 EJ Oldenzaal Tel. (0541) 570 720 e-mail [email protected] 2F Fluorescence on a chip Prof.dr.ir. J. Westerweel Technische Universiteit Delft Fac. 3ME / Vloeistofmechanica Mekelweg 2 2628 CD Delft Tel. (015) 278 6887 e-mail [email protected] 2G Smart micro reactors Prof.dr.ir. J.C. Schouten Technische Universiteit Eindhoven Fac. Chemische Technologie / Chemische reactortechnologie Postbus 513 5600 MB Eindhoven Tel. (040) 247 3088 e-mail [email protected] 2H Emulsification Prof.dr.ir. R.M. Boom Wageningen Universiteit Agrotechnologie en Voedingswetenschappen / Sectie Proceskunde Postbus 8129 6700 EV Wageningen Tel. (0317) 482 230 E-mail [email protected]

32

Micro Micro


MicroNed Bureau: Communicatie Financiën Management assistent Programma management Programmabegeleiding Voortgangscontrole Website & data

Philip Broos ([email protected]) Jan van der Lek ([email protected]) Lucienne Dado ([email protected]) Richard van der Linde ([email protected]) Henne van Heeren ([email protected]) Tjeerd Rijpma ([email protected]) Satish Rangoe

Bezoek- en postadres: Mekelweg 2 2628 CD Delft Tel. (015) 278 4357

www.microned.nl

MicroMegazine. 1e jaargang nummer 1 maart 2009 ISSN X. Micro Megazine 2009 n o 1

Recommend Documents