Name: Wat zijn metamaterialen?
Uploaded: 2022-06-22T00:00:00+02:00
Duration: 6 min 1 s
Description: Een zak chips in elkaar frommelen is wetenschappelijker dan je misschien denkt. Onderzoekers van het AMOLF in Amsterdam zijn bezig met metamaterialen: kunstmatige materialen die zichzelf in de meest optimale vorm kunnen vouwen. Wat voor toekomstige toepassingen zien zij voor metamaterialen?

Klas 4/5/6

Als ik een chip zak in elkaar druk, dan vouwt die zich op een bepaalde manier. Maar waarom nou precies op deze manier en niet op een andere? En als je dat te weten komt, wat kun je dan met die kennis? Om dat uit te zoeken ben ik vandaag bij onderzoeksinstituut Amolf. Martin Hecke doet onderzoek naar meta-materialen. Meta-materialen zijn kunstmatig geproduceerde materialen die door hun structuur bepaald zijn en niet door het materiaal zelf. Martin, jij bent natuurkundige en helemaal gefascineerd door structuren van materialen. Wat bepaalt nou hoe een zak chips in elkaar frot als ik hem indruk? Welke wetten liggen daaraan ten grondslag? Voor een hele zak chips is dat denk ik heel erg ingewikkeld. Dus wat wij gingen doen, wij maken kleinere chips zakken zeg maar. Kabouterschips. 't Is een kabouterchipszak. Er zitten een paar ribbels in. En dan kun je d'r op duwen en dan kan je heel precies kijken wat er gebeurt. Ja. En wat er dan gebeurt is dat eigenlijk in een bepaalde volgorde dan die ribbels ontploppen. Als ik erop duw kun je het misschien ook wel een beetje zien. Je kan het een beetje voorstellen. Ja. En als je nou heel goed gaat kijken, dan kunnen die ribbels kunnen eigenlijk in twee toestanden zijn geplopt en niet geplopt. En dat lijkt een beetje op de bits die je in een computer hebt. De 1 en de nul. De een de nul. Precies. En eigenlijk onze nou ja, de verrassing is dat ze zich echt zo gedragen. Dus als je meer van die dingen bij mekaar hebt en je duwt erop, dan werken ze als een soort geheugen. Dus dat materiaal heeft een geheugen, het weet hoe ver je het hebt ingedrukt. En de grote verrassing voor ons was dat het ook kan tellen, tot twee. Het is nog niet heel veel, maar als je het net goed doet en je drukt er één keer op dan zijn de bits anders dan als je een tweede keer duwt. Dus hier hebben we een machine waarmee je dingen kan samendrukken. En als je goed kijkt zie je nu de plopjes gebeuren. De plop. Zo zijn we weer weg. En zo zijn ze er weer opnieuw. Als ik verder ga komt er weer een plop bij. En elke plop is dus eigenlijk een bit in het mandje. En een of een nul. Als ik zo naar jou luister dan heb je alleen al heel veel plezier van het systeem bedenken. Ja. Maar zijn er ook toepassingen? Is er ook een soort toekomstvisie? Ja. Wat kunnen we hier nou mee? Is altijd heel moeilijk om het van tevoren te zeggen. Wat ik wel kan zeggen is als je kijkt naar de eerste generatie van metamaterialen die misschien tien, vijftien jaar oud is. Die vind je nu terug in schoenzolen. Als je satellietpanelen open en dicht wil vouwen, daar zit eigenlijk heel veel werk aan wat met vouwen te maken heeft, want ook een soort metamateriaal is. Dus ja, die kan ik zien nu. Deze weet ik gewoon niet zeker. Maar ik kan me voorstellen dat je bijvoorbeeld in dingen zoals zachte robots. Daar denk ik dat dit soort ideeën een rol gaan spelen. In hetzelfde gebouw werken onderzoekers, Mannes en Luuk aan de zogenaamde zachte robotica. Zij doen dus ook onderzoek naar metamaterialen, maar zij gaan net nog een stapje verder. We werken veel met origamimaterialen als een platform voor metamaterialen. Ik heb er hier toevallig eentje. Heel mooie exemplaar. Ja toch? Ja ja. Gemaakt van plakband en plastic plaatjes dus deze structuur, die is in principe stevig. Je zou hier op kunnen zitten als een soort krukje. Ja, het is ook plat te vouwen. Is ie helemaal plat. Ja mooi. Da's echt wel een totale metamorfose van het ding. Ja, het is kleiner, het is platter, het kan buigen, het kan in de andere stand niet buigen en je kunt er op zitten. Maar die twee standen. Daar kan ik tussen switchen. Relatief makkelijk. Met het krukje wil je eigenlijk dat ie opgeklapt of uitgeklapt blijft. Daarvoor is het belangrijk dat het ook bi-stabiel kan zijn. Dus eigenlijk dat ie in twee staten zichzelf kan vasthouden. Hier hebben we een voorbeeld van een zo'n unitcel. Dan moet je je voorstellen dat als het een materiaal wordt dat er natuurlijk miljoenen aan alle kanten komen. Die zijn een structuur vast kan houden. Alleen als ik er op klik dan krijgt ie een nieuwe vorm en daarin is ie ook stabiel. Dus daarbij blijft ie ook z'n eigen vorm vasthouden. Nou ja, dit is een stap waarmee je eigenlijk door kan naar een soort van actief materiaal waarbij je een kleine impuls kan geven en het materiaal erop kan reageren. En daar kijken we ook naar binnen onze groep en dan kijken we vooral naar eigenlijk vanuit een robotisch perspectief. Hoe kunnen we nou zo'n materiaal laten leren? Wat we hier hebben is dat elke unit reageert op het licht is. Elke unit heeft een kleine lichtsensor die het licht meet en daarop, op basis daarvan z'n gedrag aanpast. En wat wij uitzoeken is hoe ze dan uiteindelijk samen kunnen werken zonder met elkaar te communiceren. Op basis van licht. Op basis van licht. Dat samenwerken, dat heet emergent leren. En dat kun je een beetje zien als hoe je ook schone vissen of vogels die in de lucht samen vliegen. Dus elke individuele vogel heeft geen idee van het grote geheel, maar ziet alleen maar de paar vogels om zich heen. Ja, en op basis daarvan past die z'n gedrag aan. Dus het is leren van je buren eigenlijk in zo'n structuur? Leren van je omgeving. Ja. Dus je kijkt naar je omgeving en daar leer je van. Ja. En dat zou betekenen dat dat materiaal zichzelf kan aanpassen tot een optimale vorm. Denk bijvoorbeeld aan een medische toepassing van een prothese die zich perfect aanpast aan het lichaam van een persoon. Maar dit is wel echt nog toekomstmuziek. Dit gaat echt nog heel erg ver in de toekomst. Vijftig jaar? Minimaal. Dan ga jij daar nu je Nobelprijs voor jullie samen voor robotica krijgen. Ja ja. Who knows? Het zou leuk zijn als we een klein puzzelstukje kunnen toevoegen. Ja.

Wat zijn metamaterialen?

De meest interessante reportages, gesprekken en fragmenten uit het wetenschapsprogramma Atlas (NTR).

Programmaheaders

Logo Wetenschap

Atlas in de klas

Naar het Youtubekanaal van NTR Wetenschap

Een zak chips in elkaar frommelen is wetenschappelijker dan je misschien denkt. Onderzoekers van het AMOLF in Amsterdam zijn bezig met metamaterialen: kunstmatige materialen die zichzelf in de meest optimale vorm kunnen vouwen. Wat voor toekomstige toepassingen zien zij voor metamaterialen?

Natuurkunde

Onderzoek naar soft robotica

Bekijk ook

Extra's

Schooltv biedt meer dan video's! Ontdek onze extra inhoud:

Ontvang jij de nieuwsbrief al? Blijf op de hoogte door je aan te melden en ontvang elke maand een nieuwsbrief naar keuze in je inbox!

Oranje

Schrijf je in de voor de maandelijkse nieuwsbrief voor het laatste Schooltv PO-nieuws

Nieuwsbrief PO

Blijf op de hoogte van het laatste Schooltv-nieuws voor VO.

Nieuwsbrief VO

Contact

Schooltv Help

Veelgestelde vragen

Schooltv maakt educatieve content voor het onderwijs, bestaande uit video's en interactief materiaal. Altijd bij de les!

Over Schooltv

Over Schooltv.nl

Schooltv.nl is een videodatabase, gevuld met educatieve en informatieve videoclips, filmpjes, fragmenten, liedjes, animaties, lesvideo’s afleveringen, TV-programma’s, televisieseries, videoverzamelingen en afspeellijsten.