Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl

Hun designer helt nye materialer, der kan erstatte lim

Michelle Hedvard er civilingeniørstuderende og godt i gang med et projekt, der ifølge hendes vejleder, lektor Michal Budzik, har enormt potentiale: Hun udforsker metamateriale-bindinger, der kan få stor betydning for eksempelvis fremtidens vindmøller.


”Det er bare helt vildt interessant,” starter Michelle Lund Sahl Hedvard med at sige, inden hun begynder at kaste sig ud i en længere forklaring om bindinger, metamaterialer, fysik og mekanik, og geometriens betydning for materialers egenskaber.

Michelle læser til civilingeniør i Mekanik på Aarhus Universitet, og hun har netop færdiggjort et forprojekt til sit speciale, hvor hun skal udvikle og teste metamaterialer i et helt nyt projekt i samarbejde med forskere på både Aarhus Universitet og universitetet i Edinburgh.

Projektet går kort fortalt ud på at designe nye materialer, der kan erstatte klæbemidler i store samlinger. Det kunne eksempelvis være i vindmøllevinger, hvor limsamlinger kan være flere centimeter tykke, spænde over mange meter og sammenlagt veje flere hundrede kilo pr. vinge.

”Limsamlingerne er tykke, fordi det gør de enheder, man arbejder med, meget lettere at producere. Hvis samlingerne skulle være helt tynde, skulle alle delene være helt perfekt lavet, og det er stort set umuligt i de størrelsesforhold, vi taler om, når det handler om vindmøllevinger,” siger hun og fortsætter:

”Og de spændinger, der opstår i vingerne, bliver ikke overført på en ideel måde med limsamlinger. Ved at bruge specialdesignede metamaterialer som ’fyld’ i stedet for lim, kan vi gøre samlingerne lettere, langt stærkere og bedre til at optage vibrationer.”

Problemløsning

Michelle Lund Sahl Hedvard er født og opvokset i den lille landsby Mørke nordøst for ​​Århus. Hun har altid været glad for matematik, fysik og naturvidenskabelige fag, og efter gymnasiet flyttede hun til Aarhus for at starte på universitetet. 

Hendes første uddannelsesvalg gik dog ikke helt som planlagt, og derfor begyndte hun at kigge på ingeniøruddannelserne. 

”Jeg manglede en praktisk tilgang til tingene. Jeg havde brug for noget mere anvendelsesorienteret,” siger hun.

Hendes kærestes søster fortalte hende om ingeniøruddannelserne inden for mekanik, og hun blev hurtigt overtalt til at give det en chance.

”Jeg er glad for, at jeg skiftede retning dengang. Jeg er glad for den praktiske tilgang, ingeniørvidenskaben har; behovet for at grave dybt ned i den fysiske og mekaniske teori for fuldt ud at forstå et givet problem, så vi kan løse det. Så vi kan udvikle og forbedre fremtidens teknologi. Det er det, ingeniører laver: Løser problemer. Den tilgang til tingene kan jeg godt lide,” siger hun.

Artiklen fortsætter under billedet

En enorm verden af muligheder

Metamaterialer er i bund og grund materialer, der er designet til at have andre egenskaber end klassiske homogene materialer, som f.eks. nutidens klæbemidler.

Ved at give et materiale en geometrisk struktur, kan Michelle bestemme materialets egenskaber:

”Dermed kan man selv designe sine materialer og manipulere deres opførsel, og det åbner for en enorm verden af anvendelsesmuligheder,” siger hun.

Michelle har i sit forprojekt bl.a. udviklet en model, der kan simulere geometriske multiskala-strukturer. Denne skal hun benytte til sit speciale, hvor hun bl.a. skal arbejde med at undersøge de mekaniske egenskaber af strukturer, 3D-printe dem og lave eksperimentelle forsøg med dem.

Og de første skridt er allerede taget, da Michelle har modtaget et stipendium fra Aarhus Universitets Center for Materialeforskning, iMAT, for at besøge verdensførende metamateriale-forskere ved universitetet i Edinburgh og dykke dybere ned i teorien bag netop metamaterialer.

”Det er et meget spændende projekt, som Michelle eksperimenterer med, og perspektiverne er kæmpestore,” siger hendes vejleder, lektor Michal Budzik fra Institut for Mekanik og Produktion ved Aarhus Universitet:

“Brugen af metamaterialer i industrien er stadig ganske begrænset, og vores tilgang i dette projekt – hvor vi forener metamaterialer og klæbemidler – er helt ny og har et enormt potentiale. Klæbemidler benyttes i stort set alle industrier, og brugen af dem bliver kun større. Med metamaterialer kan vi inden for visse anvendelsesområder reducere mængden af klæbemidler med hundreder eller tusindvis af gange, samtidig med at vi gør samlingerne stærkere.”

Michal Budzik understreger i øvrigt, at metamateriale-baserede bindinger kan være essentielle i forhold til en grøn omstilling inden for klæbemidler. Ikke kun, fordi der kræves betydeligt mindre mængder materiale, men også fordi geometrisk strukturering kan gøre det langt lettere at genbruge de materialer, der forbindes.

Hvad fremtiden efter civilingeniørstudiet byder på, ved Michelle endnu ikke, men hun overvejer at sigte efter en forskeruddannelse:

”Jeg kan godt lide at lære noget og at dykke ned i noget nyt. Og det her er noget helt nyt, og det er super spændende, og derfor ville det da være fedt at bruge tre år på at dykke endnu mere ned i det og se, hvad det kan føre til,” siger hun.

Metamateriale-projektet ledes af lektor Michal Budzik fra Aarhus Universitet og lektor Marcelo Dias fra universitetet i Edinburgh.


Interesseret i at lære mere om teknologien? 

Aarhus Universitet og universitetet i Edinburgh udgiver snart publikationen "Can confined mechanical metamaterials replace adhesives?" – du kan finde den i tidsskriftet Extreme Mechanics Letters.

Du kan også kontakte Michal Budzik her.