asfalt en bitumendag 2010
DESCRIPTION
Asfalt en bitumendag 2010. Zelf herstellende materialen; het concept en de uitvoering. Sybrand van der Zwaag TU Delft / IOP Self Healing Materials. Materiaalontwikkeling over 120 eeuwen. After M.F. Ashby. Een objectievere vergelijking. Metal330 10 6 Plastics170 10 6 - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: Asfalt en bitumendag 2010](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813f63550346895daa349f/html5/thumbnails/1.jpg)
Asfalt en bitumendag2010
![Page 2: Asfalt en bitumendag 2010](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813f63550346895daa349f/html5/thumbnails/2.jpg)
Zelf herstellende materialen;het concept en de uitvoering
Sybrand van der ZwaagTU Delft / IOP Self Healing Materials
![Page 3: Asfalt en bitumendag 2010](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813f63550346895daa349f/html5/thumbnails/3.jpg)
Materiaalontwikkeling over 120 eeuwen
After M.F. Ashby
![Page 4: Asfalt en bitumendag 2010](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813f63550346895daa349f/html5/thumbnails/4.jpg)
Een objectievere vergelijking
•Metal 330 106
•Plastics 170 106
•(- plastic surgery) 44 106 •Plastics (pure) 126 106
•Wood 232 106
•Silicon 44 106
•Concrete 76 106
•Asphalt 16 106
•Holiday 234 106
•Money 678 106 •More 4.020 106
•Less 597 106
Google search :May 2nd 2010
# of Google hits*
![Page 5: Asfalt en bitumendag 2010](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813f63550346895daa349f/html5/thumbnails/5.jpg)
Hoe maken we nu betere materialen ?
Time
Performance
original
Improved grade
![Page 6: Asfalt en bitumendag 2010](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813f63550346895daa349f/html5/thumbnails/6.jpg)
Kenmerken van hedendaagseconstructie materialen
• Atomen en molecules worden direct goed op hun plek gelegd en moeten daar dan ook blijven
• We ontwerpen op het voorkomen van schade
• Voorkomen is beter dan genezen
![Page 7: Asfalt en bitumendag 2010](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813f63550346895daa349f/html5/thumbnails/7.jpg)
Materiaalgedrag in de praktijk
![Page 8: Asfalt en bitumendag 2010](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813f63550346895daa349f/html5/thumbnails/8.jpg)
Time
Perf
orm
ance
• Time dependent degradation
• Cracking
• Ingress agressieve substances
Lessen uit de natuur
![Page 9: Asfalt en bitumendag 2010](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813f63550346895daa349f/html5/thumbnails/9.jpg)
Oppervlakteschade in de natuur
![Page 10: Asfalt en bitumendag 2010](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813f63550346895daa349f/html5/thumbnails/10.jpg)
Materialen in de natuur
• Materialen zijn onderdeel van het geheel.
• Optimalisatie is op basis van maximale levensduur tegen de laagste energie kosten.
• De natuur ontwerpt op basis van Schade beheersingSchade beheersing
herstellen is beter dan voorkomen !
![Page 11: Asfalt en bitumendag 2010](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813f63550346895daa349f/html5/thumbnails/11.jpg)
Hoe ontwerpen we Zelf herstellende materialen
• we maken gebruik van de oude kennis
• we realiseren ons dat voor zelf herstel we nodig hebben:
• Tot slot houden we bij het ontwerp rekening met de
kenmerken van het materiaal
beweeglijkheidtijdelijkeplaatselijke
![Page 12: Asfalt en bitumendag 2010](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813f63550346895daa349f/html5/thumbnails/12.jpg)
Eenmalig herstel
Time
Performance
Existing materials
Self healing material
Existing materials
![Page 13: Asfalt en bitumendag 2010](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813f63550346895daa349f/html5/thumbnails/13.jpg)
Meervoudig herstel
Time
Performance
original
improvement
Multiple self healing
Drop should be compared to effect of ‘safety factor’
![Page 14: Asfalt en bitumendag 2010](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813f63550346895daa349f/html5/thumbnails/14.jpg)
Multiple self healing example
> 2000 years old
< 50 years old
![Page 15: Asfalt en bitumendag 2010](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813f63550346895daa349f/html5/thumbnails/15.jpg)
Een vloeibaar reparatiemiddel
![Page 16: Asfalt en bitumendag 2010](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813f63550346895daa349f/html5/thumbnails/16.jpg)
The Scott White approach
= epoxy = liquid adhesive capsule = catalyst
S.R. White et al, Nature 2002
![Page 17: Asfalt en bitumendag 2010](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813f63550346895daa349f/html5/thumbnails/17.jpg)
Just cracked
![Page 18: Asfalt en bitumendag 2010](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813f63550346895daa349f/html5/thumbnails/18.jpg)
5 seconds later
![Page 19: Asfalt en bitumendag 2010](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813f63550346895daa349f/html5/thumbnails/19.jpg)
1 minute later
= crosslinking adhesive
![Page 20: Asfalt en bitumendag 2010](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813f63550346895daa349f/html5/thumbnails/20.jpg)
45 minutes later
= fully crosslinked adhesive
![Page 21: Asfalt en bitumendag 2010](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813f63550346895daa349f/html5/thumbnails/21.jpg)
Self-Healing Epoxy
2.5 wt% Grubbs catalyst5 wt% microcapsules
Healing conditions:room temperature, 48 h
= 90.3%
![Page 22: Asfalt en bitumendag 2010](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813f63550346895daa349f/html5/thumbnails/22.jpg)
Chemische bindingen
die zich zelf weer herstellen
![Page 23: Asfalt en bitumendag 2010](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813f63550346895daa349f/html5/thumbnails/23.jpg)
Molecular processes in reversible networks(Diels –Alder reactions)
O
R
N
O
O
R'O
R
N
O
O
R'
CH3
C CH2
O
O O
O
O
CH2C
CH3
n m
N
O
O
R
O
O
N
+
Diels Alder reaction
N
O
O
OR
O
O
O
N
N
O
O
O
R
O
O
O
N
N
O
OO
R
OO
O
N
N
O
OO
R
OO
O
N
N
O
O
O
R
O
O
O
N
N OO
O
R
O
OO N
+ +
furan-malemide
![Page 24: Asfalt en bitumendag 2010](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813f63550346895daa349f/html5/thumbnails/24.jpg)
Self healing coatings based on quadrupole hydrogen bonding
Requires anexternal temperatureincrease
![Page 25: Asfalt en bitumendag 2010](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813f63550346895daa349f/html5/thumbnails/25.jpg)
The future is nearer than you may think
![Page 26: Asfalt en bitumendag 2010](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813f63550346895daa349f/html5/thumbnails/26.jpg)
Zelf Herstellende Metalen
![Page 27: Asfalt en bitumendag 2010](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813f63550346895daa349f/html5/thumbnails/27.jpg)
Vermoeiingschade in vliegtuigen
![Page 28: Asfalt en bitumendag 2010](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813f63550346895daa349f/html5/thumbnails/28.jpg)
Hoe voorkomen we de vorming van scheuren in aluminium legeringen?
1. Short crack initiation
2-5. Interaction with mobile dislocation saturated with solute
6. Precipitate in prior crack site causes crack closure.
1 2 3
4 5 6
Schut, van Dijk, vd Zwaag
![Page 29: Asfalt en bitumendag 2010](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813f63550346895daa349f/html5/thumbnails/29.jpg)
Het bewijs dat het kan.
+ deformation+ time
![Page 30: Asfalt en bitumendag 2010](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813f63550346895daa349f/html5/thumbnails/30.jpg)
Zelf herstellende coatings op turbine bladen
![Page 31: Asfalt en bitumendag 2010](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813f63550346895daa349f/html5/thumbnails/31.jpg)
Self healing in Thermal Barrier Coatingson turbine blades
![Page 32: Asfalt en bitumendag 2010](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813f63550346895daa349f/html5/thumbnails/32.jpg)
PYSZ (6-8wt%)
Ni/Co-CrAlY
Ni-based superalloy
alumina
TBCTBC
TGOTGO
SubstrateSubstrate
BCBC
The thermal barrier coating system
![Page 33: Asfalt en bitumendag 2010](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813f63550346895daa349f/html5/thumbnails/33.jpg)
Cracked sample Ti3AlC2
![Page 34: Asfalt en bitumendag 2010](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813f63550346895daa349f/html5/thumbnails/34.jpg)
Detail of healed crack in TiAlC ceramic
Na 7 keer breken toch terug op de oude sterkte
![Page 35: Asfalt en bitumendag 2010](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813f63550346895daa349f/html5/thumbnails/35.jpg)
Zelf herstellend beton
![Page 36: Asfalt en bitumendag 2010](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813f63550346895daa349f/html5/thumbnails/36.jpg)
De hulp van bacteriën
Spore forming alkaliphylic bacteria
![Page 37: Asfalt en bitumendag 2010](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813f63550346895daa349f/html5/thumbnails/37.jpg)
Bacterial healing concrete
50%
Copious and fast CaCO3 production on crack surface
2 Ca(CHO2)2 + 2 O2 >> >> 2 CaCO3 + 2 CO2 + 2 H2O
![Page 38: Asfalt en bitumendag 2010](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813f63550346895daa349f/html5/thumbnails/38.jpg)
Bacterial concrete healing
Before After0.15 mm crack width
![Page 39: Asfalt en bitumendag 2010](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813f63550346895daa349f/html5/thumbnails/39.jpg)
Impregnation techniques to image the effect of healing
Self healing in concrete
![Page 40: Asfalt en bitumendag 2010](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813f63550346895daa349f/html5/thumbnails/40.jpg)
Slotopmerking
![Page 41: Asfalt en bitumendag 2010](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813f63550346895daa349f/html5/thumbnails/41.jpg)
Dankzij uw belastinggeld is Nederland nu vooraanstaand in de wereld op het gebied van zelf herstellende materialen
72 Nederlandse bedrijven en 5 universiteiten zijn al betrokken bij het onderzoek
De verfindustrie heeft al zijn eerste commerciële product,De betonindustrie is aardig op wegDe asfaltindustrie biedt veel mogelijkheden (en komt eraan)