Poprawa dostępu do nanotechnologii w celu tworzenia innowacyjnych materiałów ekologicznych
Globalne dążenia do ograniczenia emisji CO2 wymagają od niektórych sektorów, w tym transportu, energetyki i budownictwa, podjęcia działań zmniejszających ich ślad węglowy. Działania te obejmują zastępowanie ciężkich, nieefektywnych energetycznie materiałów wykorzystywanych do budowy infrastruktury i produkcji pojazdów lżejszymi metalami i kompozytami polimerowymi. Samochody wyprodukowane z lżejszych materiałów będą bardziej energooszczędne, a materiały budowlane łączące ze sobą kompozyty polimerowe umożliwią szybsze budowanie, obniżenie kosztów transportu i osiągnięcie lepszej ogólnej efektywności energetycznej. Kluczowym wyzwaniem jest jednak zapewnienie, aby te nowe materiały zapewniały wymagane parametry mechaniczne, elektryczne i termiczne. Często oznacza to konieczność łączenia kilku materiałów w jeden w celu zaspokojenia potrzeb przemysłu, a koszt wytworzenia takich kompozytów polimerowych może być zaporowy.
Wprowadzanie innowacyjnych nanotechnologii na rynek
To było punktem wyjścia projektu OASIS. „Pomyśleliśmy, że wprowadzenie nanotechnologii do kompozytów metalowych i polimerowych może być odpowiedzią na to wyzwanie”, wyjaśnia koordynatorka projektu OASIS (Open Access Single entry point for scale-up of Innovative Smart lightweight composite materials and components), Sonia Florez z firmy Tecnalia w Hiszpanii. Zastosowanie nanotechnologii w materiałach kompozytowych może nadać im wielofunkcyjności, lekkości i wytrzymałości, a także zapewnić szereg dodatkowych korzyści, takich jak lepsze właściwości mechaniczne, zdolność do nagrzewania, zdolność do zapobiegania oblodzeniu i odporność ogniowa. „Stwierdziliśmy jednak, że w Europie brakuje zakładów wytwarzających produkty oparte na nanotechnologii, które zapewniałyby odpowiednią kontrolę jakości i identyfikowalność produktów na potrzeby produkcji na skalę przemysłową”, kontynuuje Florez. „Ponadto koszty inwestycji w tego typu zakłady produkcyjne często uważa się za zbyt wysokie”. W związku z tym za cel projektu OASIS obrano zapewnienie sektorowi przemysłowemu – a zwłaszcza małym i średnim przedsiębiorstwom (MŚP) – dostępu do najnowocześniejszych zakładów nanotechnologicznych, aby zachęcić do innowacji i wprowadzić na rynek rozwiązania oparte na nanotechnologii. Istniejące zakłady produkcyjne zostały zmodernizowane poprzez zwiększenie tempa produkcji i wdrożenie lepszej kontroli jakości. W sumie w ramach otwartego naboru udostępniono przedsiębiorstwom 12 zmodernizowanych linii pilotażowych. Wyłonione firmy otrzymały bezpłatny dostęp do tego ekosystemu. „Stwierdziliśmy również, że wdrażanie nanotechnologii jest hamowane przez brak specjalistycznej wiedzy”, dodaje Florez. „Zapewniono więc usługi wsparcia technologicznego i biznesowego, aby pomóc w komercjalizacji nowych, lekkich i wielofunkcyjnych produktów opartych na aluminium i kompozytach polimerowych”.
Usługi wsparcia technologicznego i biznesowego w zakresie nanotechnologii
Choć dostęp do zaawansowanych zakładów produkcyjnych ma nadal kluczowe znaczenie dla przyspieszenia wdrażania europejskich innowacji, projekt OASIS pokazał, jak można zaradzić pewnym wąskim gardłom. „Wyjątkowość stanowiska badawczego innowacji OASIS polega na tym, że w jego ramach połączono uzupełniające się technologie i usługi wielu organizacji z całej Europy”, mówi Florez. „Umożliwiło to opracowanie innowacyjnych produktów, co nie byłoby możliwe w przypadku oddzielnych działań z poszczególnymi dostawcami usług”. Partnerom projektu udało się opracować sześć produktów pokazowych, korzystając z dostępu do 12 linii pilotażowych oraz z objętych projektem usług wsparcia technologicznego i biznesowego. Wśród innowacji tych można wymienić pultruzję z wykorzystaniem nanotechnologii – proces produkcyjny, w toku którego włókna i płynna żywica przekształcane są w tworzywo sztuczne wzmocnione włóknami – do produkcji wytrzymałych i lekkich materiałów budowlanych. Opracowano również proces masowej produkcji wzmocnionych przy użyciu nanotechnologii elementów aluminiowych do pojazdów elektrycznych oraz system skutecznej naprawy uszkodzeń struktur kompozytowych w statkach powietrznych. Rozwiązania te podkreśliły skuteczność stanowiska badawczego w reagowaniu na potrzeby przemysłu, a także potencjał nanotechnologii w dostarczaniu najnowocześniejszych produktów. W wyniku otwartego naboru dla przedsiębiorstw zewnętrznych wybrano 11 projektów. „Obiecujące wyniki tych przypadków demonstracyjnych obejmują wprowadzenie nanocząsteczek do powłok chroniących beton przed agresywnymi środowiskami oraz do lekkich obudów akumulatorów w statkach powietrznych”, mówi Florez. „Nanocząsteczki zastosowano również do zwiększenia trwałości maszyn hydrokinetycznych służących do wytwarzania zielonej energii elektrycznej. Pozytywnie wpłynęło to na częstotliwość konserwacji i wymian, dzięki czemu energia jest wytwarzana w jeszcze bardziej ekologiczny sposób”. Ułatwiając dostęp do produkcji wysokiej jakości materiałów opartych na nanotechnologii, ekosystem OASIS będzie nadal w znacznym stopniu przyczyniał się do zwiększenia konkurencyjności Europy. W ramach stanowiska badawczego otwartych innowacji na stronie internetowej projektu OASIS udostępniono katalog produktów i usług wsparcia technicznego oraz katalog organizacji ekosystemu, co przyczyniło się do zapoczątkowania europejskiej doskonałości w tym sektorze.
Słowa kluczowe
OASIS, stanowisko badawcze, otwarte innowacje, nanotechnologia, CO2, emisje, węgiel, nanotechnologia, kompozyty polimerowe
