1999

99-12

WETENSCHAPSAGENDA 99/12 16-09-1999

Agenda

Samenvattingen promoties

Stellingen

Archief

Deze wetenschapsagenda is een periodieke uitgave van de Universiteit Twente. Zij verschijnt ± 20 maal per jaar in een oplage van 500 stuks. Bel of mail ons voor nadere informatie of een gratis abonnement.

Dienst Voorlichting en Externe Betrekkingen, Postbus 217, 7500 AE Enschede, telefoon (053) 489 4244, E-mail: b.meijering@veb.utwente.nl
Laatste nieuws op Internet: URL: http://www.utwente.nl/nieuws


Proefschriften ook on-line beschikbaar
Een groot aantal proefschriften zijn direct opvraagbaar via de website van de Universiteitsbibliotheek. De documenten zijn in het kader van het webdocproject per faculteit /instituut integraal opgeslagen in pdf formaat.

Samenvattingen promoties

Slijtagevermindering keramische materialen

Promotie ir. B. (Bas) Kerkwijk, faculteit Chemische Technologie, ‘Slijtage en wrijving van nano-gestructureerde zirconia en alumina keramiek en composieten’.

"Als je een porseleinen kopje op de grond gooit, valt hij in 95 procent van de gevallen kapot", weet Bas Kerkwijk, "Maar hoogwaardige keramiek, zoals dat bij de vakgroep Anorganische Materiaalkunde (Chemische Technologie) wordt gemaakt, is over het algemeen juist heel sterk en hard. Deze materialen kunnen uitstekend dienen als vervanger van metalen constructie-onderdelen." De promovendus heeft onderzoek gedaan naar slijtage van keramische materialen die gebruikt kunnen worden voor bijvoorbeeld pomponderdelen, assen of lageringen: "Ik heb die materialen gemaakt en vervolgens heeft de vakgroep Tribologie van Werktuigbouwkunde ze getest. Daarna heb ik gekeken op wat voor manier het materiaal nu precies slijt. Ofwel: wat is de invloed van de keramische microstructuur op de slijtage-eigenschappen van materialen. En bij die keramische microstructuur moet je denken aan homogeniteit, korrelgrootte, korrelgrootteverdeling en faseverdeling".

Poeders voor keramiek zijn commercieel beschikbaar. Meestal worden deze poeders in een mal gedaan en samengeperst. Kerkwijk heeft een bereidingsmethode gehanteerd, waarbij het poeder netjes wordt verdeeld in een vloeistof. Door uit deze suspensie de vloeistof weg te halen ontstaat een zeer homogeen materiaal. Eén van de op die manier ontwikkelde materialen (een zogenaamde "alumina-zircona composiet") bleek enorm slijtvast te zijn. De constructeurs-eis uit de literatuur is zelfs met een factor 10.000 verbeterd. Bovendien ontstond er bij dit materiaal een heel glad slijtagespoor: "We polijsten de materialen van tevoren met diamant. De uiteindelijke slijtage is bijna niet waarneembaar en leidt zelfs tot een verbetering van het polijstwerk. Als je de keramische microstructuur dus goed controleert, kun je ook de slijtage-eigenschappen positief beïnvloeden." Het materiaal is getest bij een tandwielpomp in een bedrijf en daaruit bleek dat een groot deel van de metingen kwalitatief is te vertalen naar de praktijk.

Bij plastics of metalen moeten er bijna altijd smeermiddelen worden gebruikt om de slijtage te verminderen en om de wrijving laag te houden. Dit vergt veel onderhoud en is belastend voor het milieu. Keramiek is geschikt voor het toepassen in niet-gesmeerde situaties. Een nadeel daarvan is, dat het contact tussen de oppervlakken veel intensiever is. "Wij hebben geprobeerd een materiaal te maken waarmee de wrijving naar beneden wordt gebracht. Daarbij hebben we gezocht naar een soort zelfvoedend systeem dat ervoor zorgt dat er altijd iets van een smeermiddel in een contact is. Een bekende principe hiervoor is het gebruik van koperoxide. Wij hebben die koperoxide ingebouwd in één van onze keramische materialen en dat leidde tot een extreme verlaging van de wrijving. Op het principe van het toevoegen van koperoxide en soortgelijke materialen hebben we een patent aangevraagd."

Promotor: prof. dr. ir. H. Verweij
Co-promotor: dr. A.J.A. Winnubst
informatie: drs. B. Meijering, telefoon (053) 489 43 85
e-mail: b.meijering@veb.utwente.nl

 

Het temmen van lasers

promotie drs. L. Feenstra, Technische Natuurkunde, ’On the long pulse operation of a discharge pumped ArF excimer laser’

Gaslasers, zoals UV excimeer lasers, leveren grote doses energie in pulsen van zeer korte duur, vaak maar enkele tientallen nanoseconden (miljardste seconden). Die samenballing van energie leidt tot krachtige toepassingen maar kan ook de levensduur bekorten van lenzen en andere optische elementen, die de gebruiker samen met de laser toepast. In de chip-industrie bijvoorbeeld worden zeer kostbare lenzen gebruikt om patronen van micro- en nanometergrootte af te beelden op de vierkante centimeter van de chip. Ultraviolet lasers worden gebruikt in deze tak van industrie, om kleine en snelle schakelingen te kunnen maken. Het voorkomen van beschadigingen in de optische systemen kan hier leiden tot miljoenenbesparingen. Feenstra heeft dus gezocht naar een methode om de laser te ‘temmen’ en de lengte van de puls op te rekken tot meer dan 100 nanoseconden. De gasontlading in de laser en de samenstelling van het gasmengsel is te ‘tunen’ om deze langere puls te bereiken, concludeert Feenstra. In zijn onderzoek heeft hij zich vooral gericht op de Argon Fluor (ArF) excimeer laser. Vooral de fluorconcentratie in het gas blijkt doorslaggevend te zijn voor de stabiliteit van de gasontlading, dit heeft ook invloed op de mate waarin de pulstijd is te verlengen. De pulslengte van ArF lasers is met Feenstra’s methode een factor zes te verlengen, tot ongeveer 120 nanoseconden. Deze lasers vinden, behalve in de chip-industrie, ook toepassing in de chirurgie.

promotor: prof.dr.ir. W.J. Witteman
informatie: ir. W.R. van der Veen, tel (053) 489 4244
e-mail: w.r.vanderveen@veb.utwente.nl

 

Nano-pilaren als enen en nullen

promotie ir. M.A.M. Haast, faculteit Technische Natuurkunde, ‘Patterned magnetic thin films for ultra high density recording’

De opslagcapaciteit van hard disks groeit nog steeds, dankzij steeds verfijnder technologie voor het lezen en schrijven en dankzij magnetische lagen waarop informatie op nog kleinere oppervlakken als bits is op te slaan. Tegelijk is er al een zoektocht gaande naar een opvolgende technologie, voor nog meer bits op een vierkant centimeter die het liefst ook nog uit te lezen zijn op een nauwkeuriger manier. De grens van de huidige media ligt op ongeveer 15 Gigabit (miljarden enen en nullen) op een vierkante centimeter. ‘Patterned films’ zijn een goede optie, concludeert Marc Haast in zijn proefschrift. Hij verwacht dat daarmee een hondermaal grotere dichtheid te bereiken is. Dit zijn ultradunne magnetische films die een patroon hebben van miljoenen ‘pilaartjes’. Deze nano-pilaren zijn te magnetiseren en kunnen zo de waarde één of nul krijgen. De pilaren die Haast heeft gemaakt zijn 60 nanometer groot en staan 200 nanometer van elkaar. Dat betekent 2,5 Gigabit per vierkante centimeter: een mooie resultaat op weg naar grotere dichtheden. Met de kennis uit Haast’s onderzoek is het vervolgens mogelijk ze verder te verkleinen en dichter opeen te zetten. Maar naast een nieuwe fabricagetechniek is ook een nieuwe lees- en schrijftechniek nodig. Een matrix van Scanning Probes is dan volgens Haast een mogelijkheid: boven alle pilaartjes komt dan een ‘dak’ te hangen met naaldjes die het oppervlak scannen. Deze scantechnieken zijn nu al aan het inburgeren in allerlei disciplines, bijvoorbeeld in microscopie zoals STM en AFM.

Promotor: prof.dr. Th. J. A . Popma
Informatie: ir. W.R. van der Veen, tel (053) 489 4244
e-mail: w.r.vanderveen@veb.utwente.nl

iedere ‘dot’/pilaar is een 1 of een 0

 

Atoomlaag-op-atoomlaag bouwen

promotie ir. G. Koster, Technische Natuurkunde, ‘Artificially layered oxides by pulsed laser deposition’

Nieuwe materialen bouwen, atoomlaag-op-atoomlaag: dat kan met ‘gepulste laser depositie’. Het materiaal verdampt dan door de hoge energie van een laser, en slaat neer op een kristal dat fungeert als drager. Op die manier zijn ultradunne lagen te maken van keramisch materiaal, die niet op een natuurlijke manier kunnen groeien. Uniek aan het onderzoek van Koster is dat hij naast deze laserdepositie een methode heeft gevonden om het bouwproces direct te volgen en desgewenst bij te sturen. Een elektronenbundel valt op de laag-in-wording, en uit de terugkaatsing en breking van die bundel is af te leiden in welk stadium de bouw verkeert. Deze koppeling van gepulste laser depositie (PLD) aan electronendiffractie (RHEED) is uniek in de wereld en levert uitstekende resultaten op, concludeert Koster. De dunne lagen hebben, door hun regelmatige structuur, bijzondere eigenschappen, die passen bij de eisen aan supergeleiders en aan de snelle micro- en nano-elektronica van de toekomst. Koster heeft daarnaast een methode ontwikkeld om de oppervlakken extreem glad te maken, die wereldwijd wordt erkend als de beste manier. Koster werkte ondermeer samen met Stanford University in ‘Silicon Valley’ in de Verenigde Staten, waar hij na zijn promotie als post-doc gaat werken.

promotor: prof.dr. H. Rogalla
informatie: ir. W.R. van der Veen, tel (053) 489 4244
e-mail: w.r.vanderveen@veb.utwente.nl

 

SQUID meet foetale hartactiviteit

Supergeleidende sensoren met minder omgevingsruis

promotie ir. A.B.M. Jansman, faculteit Technische Natuurkunde, ‘High-Tc DC SQUIDs for use in a background field’

SQUIDs zijn supergeleidende sensoren die in staat zijn uiterst zwakke magnetische velden te meten, zoals de magnetische activiteit van de hersenen. Zelfs de hartactiviteit een foetus kan ermee gemonitord worden, beter dan met ECG’s. Deze supergeleidende sensoren werken dankzij nieuwe materialen al bij relatief hoge tempereaturen (hoge-Tc SQUIDS), dit vergemakkelijkt de koeling omdat meting dichtbij het absolute nulpunt niet meer nodig is. Het probleem is wel dat het te meten veld meestal niet het enige magneetveld in de buurt is, alleen al het aardmagnetisch veld is vele malen groter dan het te meten signaal. Dat vereist speciale voorzieningen, die op de UT voorhanden zijn in het Biomagnetisch Centrum. Beter nog is een sensor die geen last heeft van de storing door het aardmagnetisch veld. Jansman heeft hiervoor een nieuw type SQUID ontwikkeld die dankzij een slim ontwerp kan volstaan met relatief eenvoudige ‘enkellaags’-technologie: de eigenlijke sensor is dus niet een meerlagenstructuur maar wordt in één ultradunne laag gemaakt. Resultaat is een SQUID met een zeer lage ruis. Behalve de nieuwe SQUID, die al in gebruik is voor meting van foetale hartactiviteit, heeft het onderzoek ook meer inzicht opgeleverd in de dynamica van SQUIDs en de gevoeligheid voor omgevingsinvloeden.

promotor: prof.dr. H. Rogalla
informatie: ir. W.R. van der Veen, telefoon (053) 4894244
e-mail: w.r.vanderveen@veb.utwente.nl

 

Milieu-monitoring vanuit de ruimte

promotie A.A. Akbar MSc., faculteit Elektrotechniek, ‘Likelihood-Based Segmentation and Classification of Remotely Sensed Images’

Grootschalige ontwikkelingen in bijvoorbeeld het milieu op aarde, kunnen vanuit de ruimte goed worden gemonitord. Satellieten zoals Landsat zijn uitgerust met verschillende typen sensoren en camera’s en leveren thematic maps, beelden met verschillende thema’s. Het interpreteren van deze ‘remote sensing’ (RS) beelden is complex. Ali-Abkar Akbar, promovendus uit Iran, heeft onderzoek gedaan naar het classificeren van RS-beelden. Het onderzoek is een samenwerkingsproject van de Universiteit Twente en het International Institute for Aerospace Survey and Earth Sciences (ITC) in Enschede. De groep Meettechniek en Instrumentatie van Elektrotechniek heeft ervaring met methoden voor beeldherkenning en werkt vanuit die invalshoek aan remote sensing. Vaak gaat het daarbij om kennisgebaseerde herkenning: de computer heeft kennis van processen en objecten opgeslagen in modellen, die vergeleken wordt met de vormen die op een opname te herkennen zijn. Die kennis kan bijvoorbeeld komen van een Geographic Information System (GIS), waarin het ITC is gespecialiseerd. Uit GIS informatie volgt een verwachte verdeling van het landschap in vlakken. Een wiskundig model kijkt naar de scheidingslijnen met bijbehorende parameters. Een statistische methode koppelt beiden tot kwantitatieve vlak-informatie die economisch of politiek heel belangrijk kan zijn. Vanzelfsprekend is dit niet: de op het oog kaarsrechte polders in Flevoland zijn nog niet zo eenvoudig met de harde scheidslijnen onder te verdelen die bijvoorbeeld wel nodig zijn voor controle op grondgebruik. Dan kan GIS informatie meerwaarde hebben. Maar ook in de omgeving zèlf kunnen zich complicaties voordoen: Abkar heeft bijvoorbeeld zijn methodiek ingezet in een project in zijn vaderland dat de ecologische gevolgen van de Golfoorlog in kaart brengt. Daar speelde de rookontwikkeling in brandende olieputten parten bij een goede classificatie, en is veel extra kennis vanaf de grond nodig om goede conclusies te kunnen trekken. Een andere ‘case’ was de ontbossing in Thailand, die Abkar heeft gevolgd aan de hand van opnamen in een tijdbestek van enkele jaren. Door remote sensing te koppelen aan GIS, krijgt het een grotere betrouwbaarheid en toepasbaarheid, concludeert hij.

promotor prof.dr. N.J. Mulder
informatie ir W.R. van der Veen, tel (053) 489 42 44
e-mail w.r.vanderveen@veb.utwente.nl

 

Stellingen

André Jansman, faculteit Technische Natuurkunde, Universiteit Twente

Dat voordrachten en lezingen steevast uitlopen is te wijten aan een slechte voorbereiding.

Gezien de onverminderde verkoop van rookwaren heeft het gedeeltelijke verbod op reclame een louter gunstige uitwerking gehad voor de tabaksbranche.

Louw Feenstra, faculteit Technische Natuurkunde, Universiteit Twente

Ieder die uit hoofde van zijn beroep frequent met slechthorende medemensen in aanraking komt dient het dragen van een de bovenlip maskerende snor te worden ontraden.

Het wereld’beeld’ van elk levend wezen berust in de eerste plaats op het soort zintuigen waarover het beschikt.