Naam Verantwoordelijke Activiteit "Soft Matter, Reologie en Technologie (SMaRT)" "Erin Koos" "Het doel van de afdeling Soft Matter, Reologie en Technologie (SMaRT) is om onderzoek naar zachte materie en de reologie van complexe vloeistoffen op fundamenteel niveau en hun toepassing op technische processen te bevorderen en uit te voeren. Dergelijke complexe vloeistoffen omvatten een breed scala aan materialen, waaronder polymeeroplossingen, -smelten en -mengsels, emulsies, colloïdale dispersies, oplossingen van oppervlakteactieve stoffen, enz.Een kenmerk van dergelijke complexe vloeistoffen en zachte materie is dat ze een meer complex stromings- en vervormingsgedrag vertonen dan eenvoudige Newtonse vloeistoffen of vaste stoffen volgens Hooke die normaal respectievelijk geassocieerd worden met vloeistof- of vaste stofmechanica. Het doel van de SMaRT divisie is dus om de fundamentele afhankelijkheid van de moleculaire en microstructuur van dergelijke systemen te bestuderen en meer bepaald van hun complexe en niet-lineaire verschijnselen zoals afschuifstromings- en rekversteviging, lineaire en niet-lineaire visco-elasticiteit, en thixotropie.Een dergelijke link tussen de microscopische en macroscopische respons van een materiaal begint meestal met goed gedefinieerde modelmaterialen en -systemen, die ons in staat stellen om de fundamentele principes en onderliggende mechanismen die het stromings- en vervormingsgedrag van complexe vloeistoffen bepalen, te meten en relevante reologische constitutieve modellen te ontwikkelen. Dit laat ons toe om vervolgens het gedrag van meer complexe systemen in werkelijke toepassingen te begrijpen en te beschrijven, maar ook om de microstructuur en daarmee het stromings- en vervormingsgedrag van formuleringen aan te passen om aan de vereisten van de huidige materiaaleigenschappen te voldoen en deze zelfs te verbeteren.Om deze doelen te bereiken, beschikt de divisie SMaRT over een ultramoderne reologische infrastructuur. Deze omvat traditionele, spannings- en vervormingsgecontroleerde reometers (zowel rotationele als capillaire) en ook nieuwe technieken om de rekeigenschappen te meten. Bovendien is een breed scala aan technieken aanwezig om de variabele en door stroming geïnduceerde microstructuur te karakteriseren, waaronder (confocale) microscopische technieken, lichtverstrooiing, rheo-optische en diëlektrische methoden, als ook apparatuur voor de verwerking van polymeren, poeders en dispersies en instrumenten om interfasereologie en dynamica van vloeistofstructuren aan oppervlakken te bepalen. Dit wordt uitgebreid met (reometrische) instrumentatie ontwikkeld voor onderzoek met hoogwaardige Röntgenbronnen op de synchrotrons in Grenoble en Hamburg, en neutronenverstrooiing.De algemene onderzoeksthema's die de divisie SMaRT momenteel behandelt, zijn devolgende:Op het vlak van van vrije oppervlaktestromingen ligt de nadruk op de opbreekdynamica van vloeistofstralen die polymeren, micro- en/of nanodeeltjes bevatten en die een viscositeitsbereik omspannen van waterig tot honingachtig. Dit wordt uitgebreid naar rekstromingen van polymeeroplossingen en smelten met het doel het algemene rekgedrag in niet-lineaire vervormingsstromen kwantitatief te beschrijven. Hieruit resulterend toepassingsgericht onderzoek omvat het elektrospinnen van complexe nanovezels en het elektrosprayen van 'core-shell' nanodeeltjes voor farmaceutische en energetische toepassingen.Het effect van geometrische begrenzing op de reologie van deeltjessuspensies, microgelen en emulsies met microstructuren ter grootteorde van nano- tot micrometers wordt onderzocht. De onderzoeken hebben betrekking op reologie in gecontroleerde begrenzingen (dunne filmreometrie) en onder gecontroleerde normaalkracht, triboreometrie en tribologisch onderzoek van complexe vloeistoffen, met toepassingen in smeermiddelen en voedselinname.De structuur en reologie van suspensies wordt ook onderzocht binnen de SMaRT onderzoeksgroep. De stabiliteit, veroudering en stromingsgeïnduceerde veranderingen in de structuur worden in kaart gebracht met behulp van reo-optische technieken. Specifieke apparatuur  zoals een 'twin-drive' reometer laat ons toe om bijvoorbeeld de koppeling tussen vlokgrootte en thixotropie te onderzoeken en een temperatuursgecontroleerde  afschuifcel gemonteerd op een confocale microscoop kan worden gebruikt om netwerkstructuren te analyseren. Zulke onderzoeken hebben als doel om de microstructuur van deeltjesnetwerken direct te koppelen aan hun reologische respons om het gedrag te voorspellen en te controleren.We gebruiken ook een nieuwe methode om netwerkvorming in suspensies te induceren gebaseerd op capilariteit. De structuur van deze capillaire suspensies wordt onderzocht zowel in functie van de samenstelling als in functie van aangelegde krachten en vervormingen. De koppeling tussen structuur en reologie stelt ons in staat informatie te verkrijgen over de flexibiliteit of rigiditeit van het netwerk en levert  methoden om de reologische respons aan te passen. Tot het toepassingsgericht onderzoek dat tevens wordt gevoerd met betrekking tot capillaire suspensies behoort onder andere de snelle productie van poreuze materialen en van barstvrije films voor 'printed electronics'." "Toegepaste Mechanica en Energieconversie (TME)" "Johan Meyers" "De Afdeling Toegepaste Mechanica en Energieconversie bevat ook het Centrum Nucleair techniek." "Vakgroep Materialen, Textiel en Chemische Proceskunde" "Marie-Françoise Reyniers" "De vakgroep voert onderzoek in diverse domeinen als chemische ingenieurstechnieken, mechanica en structuren van materialen, polymeren en materiaaltechnologie, duurzame materialen, industriële catalyse en absorptietechnologie." "Plasma Lab voor toepassingen in duurzaamheid en geneeskunde - Antwerpen (PLASMANT)" "Annemie Bogaerts" "In de onderzoeksgroep PLASMANT ontwikkelen we numerieke modellen voor (i) plasma's (gasontladingen), (ii) de interactie tussen plasma en een vaste stof oppervlak, en (iii) de interactie tussen een laser en een vaste stof oppervlak, met als doel de toepassingen van plasma's en lasers (o.a. in materiaaltechnologie, analytische chemie, milieu- en medische toepassingen) te optimalizeren. * Voor de gasontladingsplasma's hebben we Monte Carlo modellen, particle-in-cell / Monte Carlo simulaties, fluid modellen, botsingsstralingsmodellen, en hybriede codes ontwikkeld. We bestuderen verschillende soorten plasma's, zoals gelijkstroom (dc), radiofrequente (rf), magnetron en dielektrische barrière-ontladingen, in verschilllende soorten gassen (argon, helium, stikstof, methaan, silaan, CF4, lucht, CO2,...). We beschrijven het gedrag van verschillende soorten plasma-deeltjes (o.a., elektronen, ionen, radicalen, atomen, moleculen, geëxciteerde deeltjes, alsook nano-deeltjes). * De interactie tussen plasma en vaste stof oppervlak (wat van belang is bij bv. afzetten van dunne lagen of bij plasmakatalyse) trachten we te beschrijven via moleculaire dynamica simulaties. Hierbij wordt de beweging van de individuele atomen beschreven met de wetten van Newton, en de interactiekrachten tussen de atomen worden bepaald uit een interatomaire potentiaal. We beschrijven hiermee het gedrag van atomen, moleculen, radicalen en ionen, wanneer ze een oppervlak bombarderen. We kunnen hiermee bv. berekenen hoe een dunne laag afgezet wordt, en wat de microscopische structuur en samenstelling van die film is. * Voor de interactie tussen een laser en een vaste stof ontwikkelen wij een set van modellen, die het gedrag beschrijven tijdens en na de laser-vaste stof interactie: - verhitten van de vaste stof, smelten en verdamping: via een warmtetransportvergelijking, - expansie van de verdampte materiaalwolk: via Navier-Stokes vergelijkingen, - vorming van een plasma: via Saha vergelijkingen - vorming van nanodeeltjes: via een model voor condensatie." "Engineering Materials and Applications" "Wim DEFERME" "Engineering Materials & Applications (EMAP)De onderzoeksgroep Engineering Materials & Applications (EMAP) richt zich op de ontwikkeling van innovatieve oplossingen om succesvol de brug te slaan tussen fundamenteel onderzoek en industrieel compatibele producten en processen.  Dit voor een brede waaier aan domeinen gaande van materiaalfysica en -chemie tot elektronica, elektromechanica en elektrochemie. De samenwerking met industriële partners staat hierin centraal. De onderzoeksgroep omvat verschillende subgroepen met een specifieke en complementaire expertise, die nauw samenwerken en opereren binnen de speerpuntdomeinen van het Instituut voor Materiaalonderzoek (IMO) van de Universiteit Hasselt. De EMAP onderzoeksgroep is bovendien verbonden aan het IMEC geassocieerde laboratorium “IMOMEC”. De belangrijkste activiteiten zijn gericht op:Sensoren voor geavanceerde diagnostiekPrinten en spraycoaten van functionele lagenElektrochemische energieopslag- en conversiesystemenLevensduur en integratie van PV cellen en modules Modelleren van engerieopbrengst van PV systemen Dunne-film en tandem zonnecellenDe onderzoeksgroep treedt regelmatig op als partner in verschillende Europese, Vlaamse, nationale en internationale onderzoeksprogramma's en netwerken en heeft een lange traditie in gezamenlijk onderzoek en dienstverlening met de industrie en onderzoekscentra.Gedetailleerde info over de activiteiten van de EMAP onderzoeksgroep kan je terugvinden op de website van imo-imomec als op de website van Energyville. De expertisegroepen binnen EMAP zijn:Biomedical Device Engineering (BDE): Prof. dr. ir. Ronald Thoelen.Op het gebied van geavanceerde diagnostiek richt de groep ‘Biomedical Device Engineering’ zich op onderzoek naar de ontwikkeling van 'specifieke' meetplatforms die de signalen van sensoren met voldoende precisie en snelheid kunnen verwerken om elke impedantie, thermische of optische biosensor, te vertalen in een volledig functioneel point-of-care-systeem. Het toegepaste onderzoek gebeurt in nauwe samenwerking met de industrie en wordt toegepast op verschillende gebieden, variërend van gezondheid(zorg) tot voedingsindustrie. Functional Materials Engineering (FME): Prof. dr. ir. Wim Deferme.Met behulp van verschillende print- en coatingtechnieken, zoals inkjet, zeefdruk of ultrasoon spraycoaten, kunnen in de FME groep functionele inkten en deklagen worden afgezet op een breed scala aan substraten (van glas over folies tot textiel en papier). De materialen die afgezet worden kunnen geleidend zijn om te gebruiken als interconnectie, RFID-antennes of elektroden voor opto-elektronische toepassingen. Andere inkten en deklagen kunnen de eigenschap hebben om licht te absorberen en kunnen worden gebruikt voor de ontwikkeling van organische zonnecellen in combinatie met de bovengenoemde geleidende elektroden. Licht-emitterende lagen worden ook afgezet en kunnen door middel van een elektrische spanning worden gebruikt om licht uit te zenden. Naast onderzoek rond organische elektronica wordt ook ingezet op geprinte sensoren voor het meten van parameters van het lichaam (of wonden) zoals temperatuur, vochtgehalte en pH. Tenslotte wordt ook onderzoek verricht naar rekbare elektronica met behulp van vloeibare metalen alsook het 3D vormen van hybride elektronica. Electrochemical Engineering (EE): Prof. dr. ir. Momo Safari.Het onderzoek in de groep Electrochemical Engineering (EE) is gericht op de fundamentele engineeringaspecten van elektrochemische systemen zoals geavanceerde batterijen, elektrolyzers en brandstofcellen. De onderzoeksfilosofie van de groep is het koppelen van experiment en theorie om diepgaand inzicht te verschaffen in elektrochemische energieopslag- en conversiesystemen en deze te ontwikkelen. Het doel is de intrinsieke materiaaleigenschappen, de formulering, de verwerking en de microstructuur van de elektrode- en elektrolytcomponenten te correleren met de performantie- en verouderingsgegevens van het besturingssysteem. Toepassingen van dit onderzoek zijn onder meer een grondige analyse van de elektrochemische performantie, optimalisering van de elektrode/elektrolytformules, tests/simulaties aan het einde van de levensduur en de ontwikkeling van fysisch-gebaseerde modellen/algoritmen voor de regeling van het toestel en de voorspelling van de laad- en gezondheidstoestand.Energy Systems Management (ESM): Prof. dr. ir. Michaël Daenen en Prof. dr. Ivan Gordon (a.i).Het bepalen van de energieopbrengst van zonnepanelen in een waaier van toepassingen staat hier centraal. Het team van imec en UHasselt werkt binnen EnergyVille aan een fysisch gebaseerd model voor het voorspellen van deze energieopbrengst. Hiervoor steunt het team op fundamentele materiaalkennis van de andere PV teams en integreert het team de kennis van halfgeleidermaterialen tot thermo-mechanische stress in geïntegreerde toepassingen. Het simulatieraamwerk wordt steeds uitgebreid met kennis over nieuwe technologieën zoals bifaciale zonnecellen, dunne-film zonnecellen en tandemzonnecellen. Daarnaast wordt het systeem steeds verder uitgebreid tot en met geïntegreerde vermogenselektronica.PhotoVoltaic Cells and Modules (PVCM): Prof. dr. ir. Michaël Daenen en dr. Loïc Tous.Het PV cel en module team bestudeert en ontwikkelt state of the art productietechnieken en zonneceltechnologieën die de modules van de toekomst zullen gebruiken. Hier wordt ingezet op samenwerking met de industrie met het oog op integratie van zonnecellen in toepassingen. Het team beschikt over alle state of the art tools voor de productie en analyse van de PV modules van de toekomst.De verschillende topics die bestudeerd worden zijn: Betrouwbaarheid van interconnecties en metallisatieThermo-mechanische stress in modules: simulatie en validatieIntegratie van nieuwe cel- en interconnectietechniekenGeïntegreerde PV in VIPV, BIPV, IIPV en AgriPVThin Film PhotoVoltaics (TFPV): Prof. dr. Bart Vermang en dr. Tom Aernouts.Dunne-film zonnecellen zijn vaak nog niet zo bekend bij het bredere publiek. Maar ze hebben bijzondere eigenschappen die nieuwe mogelijkheden bieden om zonne-energie gemakkelijker toe te passen. Zo zijn ze licht in gewicht en kunnen ze niet alleen op glas maar bijvoorbeeld ook op plasticfolie aangebracht worden. Hierdoor kunnen ook gebogen oppervlakken ermee bedekt worden, zoals dakpannen maar ook daken van auto’s. Bovendien kunnen dunne-film zonnecellen ook doorzichtig gemaakt worden, waardoor ze ook in ramen geplaatst kunnen worden.In deze onderzoeksgroep bestuderen we verschillende materialen die toegepast kunnen worden in zo’n zonnecellen, zoals chalcogenides en perovskieten. We bekijken ook de verschillende processen die nodig zijn om deze materialen op grote oppervlakken te deponeren. Dat gaat dan van print- of coating-processen voor vloeistoffen, tot sputtering en opdamptechnieken. Ook de elektrische eigenschappen worden gekarakteriseerd en gemodelleerd, en lasertechnieken worden gebruikt om zonnecellen met elkaar te verbinden, met minimaal verlies.Ze kunnen ook op elkaar gestapeld worden om zogenaamde tandemstructuren met nog hogere efficiëntie te verkrijgen. Hierbij worden combinaties van perovskieten en chalcogenides onderzocht, maar ook combinaties met siliciumzonnecellen.Tenslotte wordt voor de dunne-filmmaterialen ook bekeken hoe ze ingezet kunnen worden om groene synthetische brandstoffen te maken, om zo bijvoorbeeld waterstof of (m)ethanol op te wekken.  " "Fysica van Zachte Materie en Biofysica" "Patrick Wagner" "Absorptiekarakteristieken van materialen die worden gebruikt in de bouw en de ruimteakoestiek. Lucht- en contactgeluidisolatie van gebouwen en bouwelementen. Geluidsreductie in gebouwen en fabrieken. Onderzoek naar geluidsvoortplanting buitenshuis en verkeerslawaai. Milieueffectrapportage op het gebied van geluidsoverlast. Thermische geleidbaarheid door bouw- en isolatiematerialen. Thermische, thermo-elastische en akoestische eigenschappen van anisotrope vloeibare kristallijne en polymere materialen en gelaagde structuren. Niet-destructieve detectie van ondergrondse defecten in materialen. Laser ultrasone trillingen." "Hydraulica en Geotechniek" "Patrick Willems" "De afdeling Hydraulica van de KU Leuven heeft drie belangrijke onderzoekslijnen:Stedelijke hydrologie en rivierkunde (prof. Patrick Willems)Modellering van rivieren en rioleringen: temporele en ruimtelijke neerslagmodelling, hydrologische modellering van stroomgebieden, hydrodynamische modellering (incl. overstromingsgebieden), fysico-chemische waterkwaliteitsmodellering, impact van rioleringen op ontvangend oppervlaktewater, ontwerp van rioleringen, bi-directionele interactie tussen rioleringen en waterlopen, real-time voorspelling en sturing, onzekerheidsanalyseStatistische analyse en stochastische modellering van hydrologische extremen, extreme-waarden-analyse, hydrologische tijdreeksanalyseImpactanalyse van klimaatverandering op overstromingen, droogte en waterkwaliteit, klimaatscenario's en statistische neerschaling, klimaatadaptatieplanning(Cohesief-) Sedimentmechanica (prof. Erik Toorman)Ontwikkeling van verbeterde procesmodellen voor implementatie in numerieke sedimenttransportmodellen voor toepassingen in estuaria en kustgebieden. Volgende processen worden bestudeerd: sediment-turbulentie-interactie, flocculatie, erosie, sedimentatie, consolidatie, golf-slib-interactie (inclusief fluidisatie en liquefactie), en slibrheologie.Onderzoek ten bate van baggerwerken en de bepaling van de nautische bodem.Kusthydrodynamica en –morphodynamica & remote sensing (prof. Jaak Monbaliu) Studie van golven, stromingen en sedimenttransport en hun onderlinge interactie in kustzones in de brede zin. Nadruk in het onderzoek ligt op:Gebruik en ontwikkeling van spectrale golfmodellen en de koppeling met stromingsmodellen. Karakterisering van het golfklimaat. Invloed van de vorm van het golvenspectrum op het voorkomen van extreme individuele golven.Invloed van klimaatverandering op stormopzet, golfklimaat en sedimenttransport in kustzones.Geo-fysische karakterisering van intertidale zones met behulp van teledetectie." "Mechatronica, Biostatistiek en Sensoren (MeBioS)" "Wouter Saeys" "De Afdeling MeBioS (Mechatronica, Biostatistiek en Sensoren) onderzoekt de interactie tussen biologische systemen en fysische processen. De nadruk ligt hierbij op het meten van eigenschappen van biologische producten en procesvariabelen, de analyse van de opgemeten signalen met geavanceerde statistische methoden en het ontwerp, optimalisatie en controle van processen en instrumentatie. Wiskundige modellen om de werking van biologische systemen op verschillende ruimtelijke en temporele schalen zijn hiervoor essentieel. http://www.biw.kuleuven.be/biosyst/mebios/ www.mebios.be" "Laboratorium voor Intravitale Microscopie en Dynamiek van Tumorprogressie (VIB-KU Leuven)" "Colinda Scheele" "Het laboratorium van Scheele richt zich op morfogenese, homeostase en tumorigenese van epitheelorganen, variërend van cellulair niveau tot orgaanschaal. Meer specifiek bestudeert het Scheele-lab hoe gezonde weefselarchitectuur en -omgeving de verschillende stappen van tumorigenese voorkomen of bevorderen. Om deze zeer dynamische processen te bestuderen, gebruikt en ontwikkelt het Scheele-lab state-of-the-art beeldvormingsbenaderingen, waaronder 3D-beeldvorming van hele organen en 4D-intravitale microscopie met behulp van beeldvensters. Deze beeldvormingsinstrumenten worden aangevuld met (ruimtelijke) omics-benaderingen, evenals kwantitatieve modellering om de mechanismen van weefseltransformatie verder op te helderen." "Proteïne-biochemie, proteoom & epigenoom signaalmechanismen (PPES)" "Het PPES-labo onderzoekt moleculair biologische stress mechanismen betrokken bij celoverleving, celdood of veroudering. Het labo combineert geavanceerde biochemische farmacologie, (chemo)proteomische, peptidomische en epigenomische systeembiologische benaderingen om biomerkers en ""druggable"" receptormolecule doelwitten te identificeren voor de controle en het opvolgen van therapieresponsen bij chronische ontstekingsziekten, kanker, infectieziekten, neurologische aandoeningen en metabole syndromen. Het labo karakteriseert therapeutische of toxicologische extra- en intracellulaire werkingsmechanismen van medicinale (fyto)therapeutica, hormonen, metabolieten en niet-thermisch plasma in verschillende in vitro en in vivo ziektemodellen. Op een fundamenteel niveau onderzoekt het lab het precieze moleculaire werkingsmechanisme van GPCR-receptoractivering, de betrokkenheid van biofotonen en kwantumbiologische fenomenen in microtubuli-gemedieerde elektrochemische signalering, evenals redoxgevoelige kinase en metaboliet specifieke aanpassingsmechanismen van het epigenoom."