Matteriall, een startup van de European Space Agency (geïncubeerd en gefinancierd door ESA), met hoofdkwartier in het Innovation & Incubation Center KU Leuven en een pilootproductielaboratorium in Verhaert - Kruibeke, is opgericht om een materiaalportfolio samen te stellen dat bestaat uit de meest superieure materialen die maakbaar en toepasbaar zijn, voornamelijk in de ruimtevaart, luchtvaart, gezondheidszorg, elektronica, e-textiel & wearables, energieopslag, duurzame energie en automobielapplicaties. Het doel van Matteriall is het leveren van de ultieme theoretische eigenschappen van de meest geavanceerde nanoschaalstructuren aan elke macroschaalstructuur met minimale demping om de levenskwaliteit te verbeteren.

Matteriall staat in de voorhoede van materiaalinnovatie, gedreven door een team met meer dan tien jaar praktijkervaring in koolstofnanobuizen (CNT's) en hun toepassingen. Deze uitgebreide expertise biedt inzichten en mogelijkheden van onschatbare waarde bij het navigeren door de complexiteit van nanotechnologie. Met een diep begrip van CNT's en hun potentieel, is het Matteriall team gepositioneerd om de uitdagingen aan te gaan van het vertalen van theoretische vooruitgang naar praktische, real-world oplossingen.

De volgende generatie ruimtevaartuigen, vliegtuigen, rotorvliegtuigen en onbemande luchtvaartuigen zal strengere eisen stellen op het gebied van lichtgewicht, hogere snelheid en wendbaarheid. Koolstofvezel is momenteel het allernieuwste materiaal dat gebruikt wordt in verschillende industrieën, van de ruimtevaart tot de auto-industrie. De structurele eigenschappen van CNT's kunnen veel sterker zijn dan koolstofvezelcomposieten. Bovendien hebben traditionele koolstofvezels niet de nodige elektrische geleiding voor geavanceerde functionaliteit, waardoor hun effectiviteit in verschillende kritieke toepassingen beperkt is. Bijgevolg hebben commerciële koolstofvezels, die voor het eerst werden geïntroduceerd in de jaren 1960, een punt van prestatieverzadiging bereikt.

Koper, een van de beste geleiders op aarde, wordt op grote schaal gebruikt voor het geleiden van elektrische stromen door bijna elke geleidende structuur. Maar het zware gewicht van koper en de stijgende vraag naar efficiëntere, lichtere materialen creëren een behoefte aan alternatieven (de verbranding van 1 kg vliegtuigbrandstof in een vliegtuigmotor produceert 3,16 kg kooldioxide).

Ondertussen bereiken chips op basis van silicium hun fysieke grenzen: met sommige geïntegreerde circuits die nu zo dun zijn als 2 nanometer, nadert de mogelijkheid om chips te blijven verkleinen zijn einde. Op deze schaal is een siliciumatoom slechts 0,2 nanometer breed, dus verdere miniaturisatie wordt bijna onmogelijk. Om verder te gaan in kracht en snelheid, zal de industrie binnenkort nieuwe materialen nodig hebben voor chipfabricage (CNT's zullen ook de belangrijkste bouwstenen zijn voor quantumcomputing).

Het is dus duidelijk dat de wereld zich op een knelpunt bevindt in de materiaalkunde.  Daarom valt niet te ontkennen dat elk industrieel domein, van ruimteverkenning tot farmaceutica, een nieuwe materiaaltransformatie nodig heeft. CNT's zijn ideale kandidaten om aan deze vraag te voldoen, omdat ze in een groot aantal technologieën kunnen worden ingebouwd.

Daarom zullen op CNT gebaseerde producten zoals Matteriall's vezels, garens en films in de nabije toekomst onvermijdelijk de samenleving domineren.

CNT's (in wezen een vel grafeen dat in een cilinder is gerold) zijn opmerkelijke objecten die het technologische landschap in de nabije toekomst volledig zullen veranderen. CNT's hebben 50 keer meer mechanische sterkte dan pantserstaal en 1000 keer meer stroomcapaciteit dan koper. CNT's zijn het best warmtegeleidende materiaal dat we ooit gekend hebben en ze zijn chemisch zeer stabiel zoals grafiet. En bovenal zijn ze heel licht, hun dichtheid is een zesde van die van staal. De maatschappij van morgen zal worden gevormd door CNT-toepassingen, net zoals silicium en kunststoffen onze huidige wereld hebben bepaald. De uitdaging van de huidige nanotechnologie is echter om deze theoretische materiaaleigenschappen van CNTs op nanoschaal op macroschaal te brengen. 

Door jaren van onderzoek en ontwikkeling, heeft Matteriall zijn unieke productietechnologie verbeterd om macro-geschaalde, lichtgewicht, sterke, elektrisch en thermisch geleidende, flexibele, corrosiebestendige en biocompatibele vezels, garens en films samengesteld uit in wezen zuivere CNTs te leveren die uiteindelijk in staat zullen zijn om de buitengewone eigenschappen van CNTs in het echte leven toepassingen te brengen. Matteriall streeft naar uitmuntendheid en een niet aflatend streven naar innovatie om de toekomst van de materiaalwetenschap vorm te geven en een wereldwijde revolutie teweeg te brengen in de industrie.

Matteriall wordt gedreven door een diepgaande visie: een revolutie teweegbrengen in de materiaalindustrie door het volledige potentieel van nanostructuren te ontsluiten en deze te transformeren in baanbrekende oplossingen die de toekomst opnieuw vormgeven. 
 

 

In de ruimte, bijvoorbeeld, betekent het gebrek aan elektrische geleiding in koolstofvezelcomposieten dat astronauten vaak dure en riskante ruimtewandelingen moeten maken om onderdelen van ruimtevaartuigen op schade te inspecteren, omdat de huidige niet-destructieve testmethoden (NDT) in de ruimte onpraktisch zijn. Op dezelfde manier is de luchtvaartindustrie afhankelijk van het verwarmen van geparkeerde vliegtuigen en het gebruik van thermische camera's of het toepassen van NDT-technieken om de gezondheid van constructies te beoordelen. Deze methoden zijn arbeidsintensief, tijdrovend en duur. De technologie van Matteriall belooft componenten mogelijk te maken met ingebouwde elektrische geleidbaarheid, die bovendien licht en sterk zijn, zodat de structurele gezondheid aan boord gemakkelijker kan worden gecontroleerd. Deze geleidbaarheid zou ook het ijsvrij maken tijdens de vlucht mogelijk kunnen maken door de component te verwarmen met een lage stroom, wat een milieuvriendelijk alternatief biedt voor de traditionele methoden met glycerol en heet water, die zeer gevaarlijk zijn voor het milieu. Bovendien zou deze ingebouwde geleidbaarheid zorgen voor een robuuste bescherming tegen blikseminslag, evenals een verbeterde afscherming tegen elektromagnetische interferentie (EMI) en elektrostatische ontlading (ESD) - beide steeds belangrijker met de toename van geautomatiseerde elektronische systemen aan boord. Dienovereenkomstig zal het resultaat van Matteriall's unieke proces zich in eerste instantie richten op de gebruikspunten zoals; 

    - Vervanging van verpakkingsmaterialen voor druktanks voor lichtere en sterkere oplossingen; 
    - Vervanging van de traditionele metaalfolies voor elektrostatische ontladingsbescherming (ESD); 
    - Structurele gezondheidsbewaking op afstand; 
    - Coatings op basis van CNT voor de onderdrukking van verstrooid licht (CNT's hebben ook uitstekende optische absorberende eigenschappen). 

 

2. Aircrafts:

    - Warmteafvoer (Een van de belangrijkste uitdagingen in de ruimtevaart/luchtvaart en auto-industrie);
    - Lichtgewicht CNT-afgeschermde databasekabels (Een Airbus A380 heeft meer dan 500 km bedrading, die ongeveer 4,2 ton weegt, en de helft van dit gewicht komt van de afschermingscomponenten van de bedrading. Voor een vliegtuig met één gangpad kan een gewichtsvermindering van 1% leiden tot een netto kostenbesparing tot 1,3 miljoen euro per jaar tijdens het gebruik. Voor grotere vliegtuigen kan de besparing oplopen tot 5 miljoen euro per jaar);
    - Lage waarneembaarheid; 
    - Ablatie/Erosiebescherming; 
    - IJsvrij maken; 
    - Vervanging van zware metalen blikseminslag- en ESD-beschermingssystemen (de luchtvaart is verantwoordelijk voor 12% van de wereldwijde CO2-uitstoot van alle transportbronnen vergeleken met 74% van het wegvervoer, Matteriall wil bijdragen aan de emissiereductiedoelstellingen van de EU GreenTech en ClimateTech met lichtere en beter presterende ladingcomponenten); 
    - Structurele gezondheidsmonitoring op afstand.

3. Healthcare:

     - Piëzoresistieve Flexiegevoelige en Rekgevoelige e-Textielen; 
     - Dragers voor medicijnafgifte; 
     - Scaffolds voor weefselmanipulatie; 
     - Biosensoren en beeldvormende middelen.

 

Het unieke proces van Matteriall is schaalbaar voor de productie van grote volumes en is kosteneffectief. Matteriall's technologie zal dus uiteindelijk de realisatie mogelijk maken van gedurfde en baanbrekende concepten die al worden overwogen sinds het eerste werk over CNTs werd gepubliceerd in 1991. 

Matteriall heeft zich gevestigd als een belangrijke speler in de ruimtevaart- en luchtvaartindustrie, met erkenning en partnerships met prominente internationale bedrijven. Hun uitgebreide netwerk, gevoed door samenwerkingen met de European Space Agency en industriële clusters zoals Flanders Space (Vlaamse Ruimtevaartindustrie), Space Hubs Network, Creative Destruction Labs en AGORIA-FLAG, versterkt hun positie als toonaangevende innovator in het veld. Het bedrijf heeft al subsidies en steun gekregen van gerenommeerde organisaties en bedrijven zoals; European Space Agency, VLAIO, imec, Flanders Investment and Trade, Verhaert en Space Hubs Network. 

Sinds de oprichting is Matteriall betrokken geweest bij talrijke ontmoetingen op hoog niveau en ideeënuitwisselingen met toonaangevende fabrikanten van ruimte- en luchtvaartonderdelen zoals AIRBUS Defence & Space, ArianeGroup, ASCO Industries, Safran Group en MT Aerospace. Het bedrijf heeft consequent zijn technologische routekaart verfijnd om deze af te stemmen op de werkelijke industriële eisen, direct gevormd door inzichten van deze belangrijke industriële spelers. Deze voortdurende samenwerking zorgt ervoor dat de innovaties van Matteriall niet alleen geavanceerd zijn, maar ook op maat gemaakt om te voldoen aan de specifieke en veranderende behoeften van de ruimtevaartsector. 

Verder heeft het Europees Ruimteagentschap twee verschillende Technology Transfer Challenge Competitions georganiseerd. De competities in kwestie hadden het concept van het gebruik van een ESA patent of een af te leiden upstream technologie om te komen tot een downstream toepassing. Matteriall heeft ideevoorstellen ingediend voor beide competities en heeft prijzen gewonnen;

 - BLOODFIT - 3e prijs; Matteriall wilde een door ESA ontwikkelde filtratietechnologie voor ruimtevaartuigen aanpassen om het filtratieproces van hemodialysemachines te verbeteren (het ESA patent nr.: 642 - Advanced Fluidic Filter- is gebruikt).

- Homogene verdeling van CNT's en grafeen in een polymeer/vloeistofmatrijs - 3de prijs (ESA-patent nr. 630 - Contactloos elektromagnetisch apparaat voor gelijkmatige verdeling van nanodeeltjes in legeringsmatrices - werd gebruikt). 

Naast de subsidies die tot nu toe ontvangen werden, is Matteriall een belangrijke speler in België's grootste aankomende luchtvaart R&D project, een vertrouwelijk initiatief geleid door een consortium van top industrie en onderzoekspartners. Als enige kmo die betrokken is bij het project, onderstreept Matteriall's unieke positie haar innovatiecapaciteiten en plaatst het het bedrijf in de voorhoede van een baanbrekend initiatief dat de toekomst van de ruimtevaarttechnologie vormgeeft.

CNT's kunnen worden beschouwd als vergelijkbaar met kunststoffen in termen van de verscheidenheid van hun eigenschappen. Elke CNT-productiemethode is uniek, en dus ook de eigenschappen van CNTs. Op dit moment worden alle CNT's geproduceerd uit gasvormige koolstofbronnen, voornamelijk methaan - een gas dat in de eerste 20 jaar dat het in de atmosfeer komt meer dan 80 keer zo opwarmend is als kooldioxide. De oprichters van Matteriall hebben echter eerder een baanbrekende chemische dampdepositiemethode ontwikkeld om CNT's te produceren uit vaste koolstofbronnen op basis van planten - de eerste techniek ter wereld. Deze innovatieve knowhow zal volledig worden geïntegreerd in de technologie van Matteriall. Als onderdeel van de groeistrategie ligt Matteriall op schema om vaste koolstofbronnen te implementeren in de productie, inclusief afvalmaterialen. In de komende 2 tot 3 jaar is het de missie van Matteriall om een volledig geïntegreerd bedrijf te worden, dat de meest geavanceerde materiaalportfolio aanbiedt, geproduceerd uit duurzame koolstofbronnen op basis van planten - en duurzaamheid en prestaties naar ongekende hoogten brengt.

Bovendien is het team van Matteriall momenteel in gesprek met het Europees Ruimteagentschap en VLAIO om meer dan 2 miljoen euro subsidie te krijgen voor de volgende grote fasen van hun project. Met name 20% en 40% van de subsidie (respectievelijk) zal moeten worden gedekt door de investering die ze bijeenbrengen.