With a market demand for low cost, easy to produce, flexible and portable applications in healthcare, energy, biomedical or electronics markets, large research programs are initiated to develop new technologies to provide this demand with new innovative ideas. One of these fast developing technologies is organic printed electronics. As the term printed electronics implies, functional materials are printed via, e.g. inkjet, flexo or gravure printing techniques, on to a substrate material. Applications are, among others, organic light emitting diodes (OLED), sensors and Lab-on-a-chip devices. For all these applications, in some way, the interaction of fluids with the substrate is of great importance. The most used substrate materials for these low-cost devices are (coated) paper or plastic. Plastic substrates have a relatively low surface energy which frequently leads to poor wetting and/or poor adhesion of the fluids on the substrates during printing and/ or post-processing. Plasma technology has had a long history in treating materials in order to improve wetting or promote adhesion. The µPlasma patterning tool described in this thesis combines a digital inkjet printing platform with an atmospheric dielectric barrier discharge plasma tool. Thus enabling selective and local plasma treatment, at atmospheric pressure, of substrates without the use of any masking materials. In this thesis, we show that dependent on the gas composition the substrate surface can either be functionalized, thus increasing its surface energy, or material can be deposited on the surface, lowering its surface energy. Through XPS and ATR-FTIR analysis of the treated (polymer) substrate surfaces, chemical modification of the surface structure was confirmed. The chemical modification and wetting properties of the treated substrates remained present for at least one month after storage. Localized changes in wettability through µPlasma patterning were obtained with a resolution of 300µm. Next to the control of wettability of an ink on a substrate in printed electronics is the interaction of ink droplets with themselves of importance. In printing applications, coalescence of droplets is standard practice as consecutive droplets are printed onto, or close to each other. Understanding the behaviour of these droplets upon coalescence is therefore important, especially when the ink droplets are of different composition and/or volume. For droplets of equal volume, it was found that dye transport across the coalescence bridge could be fully described by diffusion only. This is as expected, as due to the droplet symmetry on either side of the bridge, the convective flows towards the bridge are of equal size but opposite in direction. For droplets of unequal volume, the symmetry across the bridge is no longer present. Experimental analysis of these merging droplets show that in the early stages of coalescence a convective flow from the small to large droplet is present. Also, a smaller convective flow of shorter duration from the large into the small droplet was identified. The origin of this flow might be due to the presence of vortices along the interface of the bridge, due to the strong transverse flow to open the bridge. To conclude, three potential applications were showcased. In the first application we used µPlasma patterning to create hydrophilic patterns on hydrophobic dodecyl-trichlorosilane (DTS) covered glass. Capillaries for a Lab-on-a-chip device were successfully created by placing two µPlasma patterned glass slides on top of each other separated by scotch tape. In the second application we showcased the production of a RFID tag via inkjet printing. Functional RFID-tags on paper were created via inkjet printing of silver nanoparticle ink connected to an integrated circuit. The optimal operating frequency of the produced tags is in the range of 860-865 MHz, making them usable for the European market, although the small working range of 1 m needs further improvement. Lastly, we showed the production of a chemresistor based gas sensor. In house synthesised polyemeraldine salt (PANi) was coated by hand on top of inkjet printed silver electrodes. The sensor proved to be equally sensitive to ethanol and water vapour, reducing its selectivity in detecting changes in gas composition.
De oppervlaktestructuur van een materiaal speelt een belangrijke rol in de beleving van een product. Denk aan esthetische eigenschappen zoals kleur, glans en textuur. Ook de functionaliteit van een materiaal hangt sterk samen met de oppervlaktestructuur. Wanneer de eigenschappen van twee oppervlaktes bekend zijn, zegt dat iets over ze überhaupt bij elkaar in de buurt willen komen, of ze willen mengen, of ze aan elkaar hechten. Het is dan ook belangrijk om kennis te hebben over oppervlakte eigenschappen en methodes om deze te veranderen/beïnvloeden. Oppervlaktemodificatie is een gigantisch onderzoeksterrein, dit document is dan ook niet compleet. Doel is om inzicht te geven waarom oppervlaktemodificatie zo belangrijk is en voorbeelden te geven wat er mee bereikt kan worden. Dit document is opgeleverd in het project Innovatief Materialen Platform Twente (IMPT). In dit project heeft het IMPT 75 innovatieve materialen in kaart gebracht. Met een tiental materialen is toegepast onderzoek gedaan, zodat ondernemers en ontwerpers weten of en hoe zij deze kunnen toepassen.
MULTIFILE
Op donderdag 22 mei 2014 worden in Nederland de verkiezingen voor het Europees Parlement gehouden. De burger wordt in staat gesteld zijn/haar vertegenwoordiger in dit parlement rechtstreeks te kiezen. Er wordt tegenwoordig veel over Europa gediscussieerd. Dat is op zich een goede zaak. De discussie moet echter wel op een evenwichtige wijze plaatsvinden. Dat is niet altijd het geval. In het publieke debat wordt bijvoorbeeld het bestaan van de economische cisis vaak aan Europa verweten. Ook laten Europa-criticasters veel van zich horen. Daarentegen wordt weinig gehoord van de voorstanders van Europese samenwerking. In die zin is de betekenis van de verkiezingen aanzienlijk. Het is een testcase voor de geloofwaardigheid van het samenwerkingsproces in het algemeen en, belangrijker nog, voor de steun die Europa onder de bevolking geniet in het bijzonder. Mede vanwege de traditioneel lage opkomst voor de Europese verkiezingen (in Nederland in 2009 43,1%) is het goed een genuanceerd debat te stimuleren. Het is om die reden dat het lectoraat European Integration het plan heeft opgevat om naar aanleiding van de verkiezingen van 22 mei een publicatie het licht te doen zien waarin diverse aspecten rond de verkiezingen aan de orde komen, zoals: • Het al dan niet bestaan van een democratisch deficit in Europa; • De behoefte aan een Europese publieke ruimte; • De complexiteit van het besluitvormingsproces van de Europese Unie, in samenhang met de vraag hoe je dat uitlegt aan de burger • Aandacht voor de fundamentele waarden waarop het Europese integratieproces is gebaseerd; • De verantwoordelijkheid van de media bij de berichtgeving; • De betekenis van het Europees Burgerschap. Met deze publicatie hoopt het lectoraat bij te dragen aan een adequate voorlichting over het belang van de Europese verkiezingen. Het lectoraat is ook voornemens, parallel aan het gereedkomen van de publicatie een seminar op De Haagse Hogeschool te organiseren op donderdagmiddag 1 mei. Een openbaar debat met kandidaten voor de verkiezingen volgt op woensdagavond 14 mei in de Aula. Houd de website van het lectoraat www.dehaagsehogeschool.nl/lectoraat-eurint in de gaten! Komt allen en, belangrijker nog, breng uw stem uit op 22 mei!
Het door de Nederlandse overheid ingezette klimaatbeleid noodzaakt een efficiënter en circulair gebruik van grondstoffen en materialen. Innovatie speelt hierbij een sleutelrol. Met steeds minder grondstoffen moet hetzelfde bereikt worden, hiermee wil de Nederlandse samenleving ‘volhoudbaar’ zijn. Het gebruik van hernieuwbare grondstoffen, zoals lokaal hout gekapt uit duurzaam beheerde bossen levert hieraan een substantiële bijdrage. Veel inheemse houtsoorten moeten voor buitentoepassingen verduurzaamd of gemodificeerd worden om een goede levensduur te bereiken. Deze verduurzaming of modificatie gaat veelal gepaard met technische en milieutechnische nadelen. De veredeling van vurenhout met behulp van (biobased) Polypyrrool ondervangt veel van de gesignaleerde nadelen. Verschillende eigenschappen verbeteren door deze veredeling. Hiermee wordt het ruim beschikbare vurenhout (met minimale milieu-impact), geschikt gemaakt voor exterieur-toepassingen. Verrijking van het hout gebeurt op basis van een oxidatieve in-situ polymerisatie van Pyrrool in het hout. In dit onderzoek wordt verkend hoe bij de veredeling van vurenhout een grotere indringing in vurenhout bereikt kan worden. Dit is belangrijk omdat daardoor de effecten van de veredeling dieper in het hout aanwezig zijn. Een efficiëntere productiewijze is een aanvullend neveneffect. Op termijn kunnen via deze methode ook andere interessante eigenschappen van Polypyrrool zoals UV-absorptie, elektrische geleiding en reflectie van straling overgedragen worden aan het behandelde vurenhout.
De huidige dronetechnologie beperkt zich tot het in lucht brengen van sensoren: ‘ogen en neuzen in de lucht’, ofwel tele-detectie. Partijen in de domeinen: energie (Groningen Seaports, Field Lab Zephyros, AmperaPark), landbouw (Drone4Agro, WUR) en veiligheid (Brandweer Twente, DronExperts) zijn nieuwsgierig naar de volgende doorbaak: ‘handen in de lucht’ ofwel tele-interactie. De UT, Saxion en NHL-Stenden onderschrijven deze ambitieuze doelstelling en gaan onderzoeken of het daadwerkelijk mogelijk is en tot welke ongekende mogelijkheden die nieuwe drone-technologie zal leiden. Het onderzoek richt zich zowel op de vraag of het mogelijk is een prototype van een modulaire en autonome luchtmanipulator (drone + robot-arm) te ontwikkelen die fysiek kan interacteren met een realistische buitenomgeving, als op de vraag welke mogelijkheden dat creëert. In essentie fungeert de luchtmanipulator als ‘armen en handen in de lucht’, die kunnen worden gebruikt voor zowel actieve interactie (onderhoud van offshore windmolen) als passieve interactie (selectieve behandeling van planten en brandbestrijding). In dit project wordt de eerste praktisch toepasbare luchtmanipulator ter wereld ontwikkeld. De consortiumpartners denken dat de doelstellingen zeer ambitieus zijn, maar dat deze door de ervaring van de betrokken partners wel haalbaar zijn. De modulaire luchtmanipulator bestaat uit vier fundamentele bouwstenen: - missie-specifieke interactie-module(s), - intelligente oppervlakteverkenning, - adaptieve interactie control algoritme(s), - geavanceerde on-board perceptie en beslissingsmodule(s). Om onderzoek te doen naar deze bouwstenen zal de “design based research” methodologie worden gebruikt, waardoor meerder iteraties leiden tot nieuwe inzichten en kennis. In dit project zijn de vragen en eisen van de stakeholders het uitgangspunt. Met dit project verrijken Saxion en NHL-Stenden hun kennis op het gebied van autonome systemen, modulaire robotica, manipulatie van de lucht en het gebruik ervan in realistische omgevingen. De project resultaten geven Nederland een voorsprong op nieuwe spin-offs voor inspectie-robotica, agro-robotics en veiligheidssystemen. Bovendien versterkt het project de onderwijsprogramma's door middel van state-of-the-art cases en studentenprojecten.
Met het project ‘Printing on a Cloud’ willen projectpartners Rolan Robotics en J.C.Herman Ceramics samen met de Hogeschool van Amsterdam (HvA) onderzoeken hoe zij robotgestuurde bewerkingsprocessen kunnen uitvoeren op niet-standaard objecten. Onderzocht wordt op hoe 6-assige robottechnologie te gebruiken voor geautomatiseerde 3D-oppervlaktebehandelingsprocessen op ingescande objecten. Inzicht in het efficiënt uitvoeren van dergelijke processen (zoals printen, frezen, slijpen en polijsten) op unieke, complex gevormde objecten opent nieuwe mogelijkheden voor smart industry, met name bij circulair hergebruik van bestaande producten en afvalmaterialen (en er dus niet met vooraf goed gedefinieerde basismaterialen wordt gewerkt). Het onderzoek wordt uitgevoerd door de Digital Production Research Group van de HvA, samen met Rolan Robotics (een van de grootste integrators van robotsystemen in Nederland) en J.C. Herman Ceramics (ontwerper en producent van unieke keramische stukken). Rolan Robotics zal de resultaten van het onderzoek gebruiken voor digitale productieoplossingen voor hun klanten (initieel in het bijzonder voor het 3D slijpen en polijsten van lasnaden). Voor J.C. Herman Ceramics leidt het project tot inzicht hoe robotgereedschappen te gebruiken voor het afwerken (beschilderen of graveren) van keramische objecten, om een grotere variatie en creatieve expressie te bereiken (door hetzelfde patroon op verschillende objecten te kunnen toepassen) of eenvoudig om een nieuwe dimensie van creativiteit te verkennen (i.e. een uniek beglazingspatroon op elke plaat te tekenen, gegenereerd door een wiskundig algoritme). Het project bestaat uit het ontwikkelen en testen van een aanpak voor het geautomatiseerd genereren van bewerkingspaden voor 3D-oppervlaktebehandelingsprocessen. Aan het einde van dit onderzoek zal het proof-of-principle van deze benadering worden gegeven door in het HvA Robotics Lab een patroon te tekenen op een specifiek object dat door de projectpartners worden aangeboden. Het project is een essentiële stap in de richting van industriële 3D-robotproductie, met name wanneer bestaande objecten en afvalmateriaal worden gebruikt als circulaire grondstoffen voor nieuwe toepassingen.
