U bent hier: Home / Onderzoek / Semper / Solidification and Microstructure Simulation / ERC Starting Grant aan het Departement Materiaalkunde van de KU Leuven

ERC Starting Grant aan het Departement Materiaalkunde van de KU Leuven

 

 

ERC-StG-2016 Ontrafelen van de interdiffusiefenomenen aan grensvlakken in materialen – Leren van tensoren en grootschalige computersimulaties

 

Nele Moelans, onderzoeker en professor aan het Departement Materiaalkunde van de KU Leuven, ontving een prestigieuze Starting Grant van 1.5 million euro van de European Research Council (erc). Ze staat voor een belangrijke materiaalkundige en technologische uitdaging, namelijk het begrijpen en voorspellen van de microscopische evolutie aan grensvlakken in materialen. Deze grensvlakken zijn overal aanwezig in dagdagelijkse toepassingen zoals smartphones, zonnepanelen, brandstofcellen,  hoge-temperatuurscoatings in motoren, en orthopedische implantaten.

Materiaalkunde neemt het voortouw als het gaat om technologische evoluties. Vooruitgang in technologie is meer dan eens het gevolg van innovaties in de Materiaalkunde. 

In veel technologische toepassingen, streeft men er meer en meer naar om op zoek te gaan naar complexe materialen die bestaan uit een toenemend aantal chemische elementen en om steeds meer materialen te combineren op kleinere schaal. Dit om, bijvoorbeeld, materialen te verkrijgen met een uitzonderlijke hoge breuktaaiheid, superieure kracht, een hoge thermische stabiliteit en goed bestand zijn tegen corrosie voor motoronderdelen, of om magnetische toestellen te ontwikkelen die heel krachtig en betrouwbaar zijn bij hoge temperaturen.

Bij de ontwikkeling van nieuwe technologieën is de assemblage van deze complexe materialen een grote uitdaging. De microscopische reacties en structuren die zich vormen aan de grensvlakken zijn van cruciaal belang voor de eigenschappen en betrouwbaarheid van een product. De figuur hierboven toont een typisch voorbeeld van de gelaagde structuur die zich, op microscopisch niveau, vormt aan een grensvlak tussen (in dit geval) nikkel en een aluminium-titaniumverbinding. Faling van een product is meestal het direct gevolg van interacties op microscopisch niveau aan de grensvlakken tussen de verschillende materialen.

Er treden enorm veel processen op aan de grensvlakken en men moet rekening houden met de volledige levensduur van een toestel. Het klassieke trial-en-error experimenteren is onhaalbaar geworden en de huidige computermodellen laten geen betrouwbare voorspellingen meer toe. Vandaag de dag loopt de ontwikkelingstijd van nieuwe materialen exponentieel op met het aantal aanwezige chemische elementen in het materiaal.



 

Het doel van dit project is om een nieuwe computergestuurde methode uit te werken ter ondersteuning bij het ontwikkelen van samengestelde materialen (of multi-materialen). Dankzij deze nieuwe methode zal het aantal experimenten nodig voor de ontwikkeling van nieuwe multi-materiaal producten drastig gereduceerd worden. Verwacht wordt dat de testtijd slechts liniair omhoog zal gaan met het aantal aanwezige chemische basiselementen. Dit zal ons toelaten om materiaaleigenschappen veel nauwkeuriger te fine-tunen dan nu het geval is, aan een fractie van de prijs.

De subsidie laat toe om een team van 4 onderzoekers samen te stellen voor een periode van 5 jaar (Maart 2017-February 2022) en dekt de kosten van de labo-experimenten en grootschalige computersimulaties. Ons team zal hierbij samenwerken met experten in verschillende domeinen van over de hele wereld.

 

 

onderzoeksgroup Solidification and Microstructure Simulation