Bouke Ankoné in de prijzen met laaggeprijsde microreactor

Reading time: 4 minutes

Author:

Wat houdt het onderzoek in?

Ik heb gewerkt aan een methode om microfluidics-chips van polymeer te produceren. Normaal zijn die van glas of silicium, maar met kunststof heb je een veel bredere keus aan eigenschappen. Bovendien is onze methode goedkoop en kunnen we het materiaal poreus maken.‘

’Het uitgangspunt is een traditionele methode om membranen te maken met een opgelost polymeer. Dit wordt uitgesmeerd over een vlakke plaat en ondergedompeld in een veel grotere hoeveelheid van een stof waar het polymeer niet in oplost. Het polymeer slaat daardoor neer en je krijgt een dun filmpje. Wij laten het polymeer precipiteren op een siliciumwafer met het negatief van de gewenste chip. Daardoor krijg je een velletje van ongeveer honderd micrometer dik met de structuur. Tijdens de fasescheiding krimpen de chips een beetje, waardoor ze vanzelf loslaten van de mal. Die moet je dus wel iets overdesignen om de juiste dimensies te krijgen.‘

Wat was precies jouw bijdrage?

’Professor Wessling heeft het idee ooit bedacht en daar een promotieonderzoek voor opgezet. Ik heb me daarbinnen beziggehouden met het afsluiten met een toplaag en het testen of de materiaaleigenschappen daadwerkelijk bruikbaar zijn. In het gestructureerde membraan zitten pas drie wanden van de kanaaltjes, daar moet nog een laagje bovenop. Dit plakje en de chip verwarm je onder druk tot net onder de glastemperatuur van het polymeer. Aan het oppervlak zijn de moleculen beweeglijker en de twee componenten versmelten daar met elkaar. Poreuze chips zijn niet transparant, en dat is voor sommige toepassingen nadelig. Maar het toplaagje kan wel lichtdoorlatend zijn.‘

’Ik heb ook gekeken naar de bruikbaarheid van de materiaaleigenschappen, met name de gasdoorlaatbaarheid tijdens een reactie. Tijden mijn afstuderen heb ik alleen het materiaal PMMA gebruikt, oftewel polymethyl-methacrylaat. Mijn begeleider Jorrit de Jong onderzoekt ook andere materialen en kijkt naar methoden om de productie op te schalen naar duizenden of zelfs tienduizenden chips. Deze zijn zo dun dat ze buigzaam zijn. In plaats van meerdere chips stapelen zou je daarmee een groot vel kunnen maken wat je vervolgens oprolt. Daarmee heb je een efficiënte manier om reacties op te schalen.‘

Hoe zit dat met de porositeit?

’Het opgeloste polymeer slaat neer door het toevoegen van het niet-oplosmiddel, maar er zijn kleine belletjes waar nog een klein beetje polymeer opgelost blijft. Als die opdrogen ontstaat er een holte. De grootte van de poriën kunnen we reguleren, aan de hand van het oplosmiddel, het niet-oplosmiddel en de temperatuur.‘

’De poriën geven het membraan een zeefwerking voor specifiek stoffen, en dat kan voordelen hebben. Als één van je eindproducten een gas is, kun je dat direct verwijderen door de wanden van de chip heen. Daarmee trek je het reactie-evenwicht naar de gewenste richting. Normaal zou je eerst een reactie doen en dan een scheiding, en nu doe je dat tegelijk. Dat komt het rendement ten goede.‘

Wat betekent het voor jou om de prijs te winnen?

’Het is natuurlijk een fantastische erkenning van het werk dat ik gedaan heb, en het is ontzettend leuk om te horen dat mensen het goed vinden. Daarnaast is het een mooi podium om te laten zien wat ik gedaan heb. Het jaarcontract bij United Technical Solutions heb ik afgeslagen. Ik werk sinds januari als procestechnoloog bij Akzo Nobel, en tot nu toe bevalt me dat goed. Ik wil nu eerst ervaren hoe het is om in de industrie te werken.‘

Hoe kwam je bij dit onderzoek terecht?

’Ik heb chemische technologie gestudeerd aan de UT, met als specialisatie materiaaltechnologie. Voor mijn afstuderen ben ik bij een aantal vakgroepen langs geweest om te kijken wat voor onderwerpen er waren, en dit onderzoek sprak mij wel aan. Vooral de combinatie van theorie en praktijk trok me erg. Aan de ene kant werk je aan het beheersen van het proces via de verschillende parameters. Aan de andere kant ben je veel op het lab bezig met het maken van chips, en het kijken waarom die wel of niet werken. Maar om eerlijk te zijn had ik nog niet van microfluidics gehoord voordat ik begon met afstuderen.‘