Geniş ölçekte işbirliği şunları sağlar: varoluş nedeni için ağaç aramadisiplinler arası bir araştırmayı bir araya getiren iddialı bir İsveç Ar-Ge girişimidir. Akademi, sanayi ve devlet kurumlarından bilim insanları ve mühendislerden oluşan bir grup, "geleceğin biyoekonomisine" odaklanan açık bir araştırma platformunda bir araya geliyor. Biraz yakınlaştırdığınızda, bu kapsayıcı misyonun, ormandan yeni nesil gelişmiş malzemeler elde etmek için temel bilimi, teknoloji inovasyonunu ve yetkinlik geliştirmeyi kapsayan geniş kapsamlı bir görev alanına dönüştüğü açıktır.

Toplu olarak, Treesearch konsorsiyumunda temsil edilen 510'dan fazla araştırmacı (ve 190 proje) bulunmaktadır ve çalışmalar genel olarak dört tematik alana bölünmüştür: ahşap ve ahşap bileşenler (yapı ve modifikasyon); malzemeler ve kimyasal sistemler için biyorafineri; malzeme sistemlerinin imalatı; ve ileri malzeme kavramları (tasarım ve işlevsellik). Treesearch direktörü ve Treesearch başkanı Daniel Söderberg, "Treesearch'ün temel önceliklerinden biri, akademik ve sektör paydaşlarımızın İsveç genelinde gelişmiş araştırma altyapılarına erişmelerine yardımcı olmaktır" dedi. elyaf ve polimer teknolojisi bölümü Stockholm'deki Kraliyet Teknoloji Enstitüsü'nde (KTH).

Bu yaz düzenlenen toplantıda delegelere bunun aynı derecede önemli olduğunu söyledi. Treesearch Insight konferansı Lund'daki proje, "bu tür son teknoloji deneysel altyapılardan en iyi şekilde yararlanmak için gereken uzman teknik desteğin kapısını açıyor". Söz konusu tesisler, Ulusal Yüksek Çözünürlüklü Elektron Mikroskobu Merkezi (nCHERM) Lund Üniversitesi'nde (İsveç'in güneybatı kesiminde) köşe) Röntgen Mikrotomografi Laboratuvarı Luleå Teknoloji Üniversitesi'nde (ülkenin kuzeydoğusunda 1500 km uzaklıkta) artı aralarında geniş bir uzman araştırma merkezleri ağı bulunmaktadır. Wallenberg Ahşap Bilim Merkezi ve İsveç Araştırma Enstitüleri (YÜKSELMEK).    

Senkrotron içgörüleri

Bu bağlamda bir amiral gemisi Treesearch ortağıdır. MAX IV sinkrotron radyasyon tesisi Lund'da. Küresel öneme sahip MAX IV, temiz enerji teknolojilerinden çeşitli temel ve uygulamalı disiplinlerde maddenin yapısına ve davranışına atomik ve moleküler düzeyde ışık tutan büyük ölçekli X-ışını kaynaklarından oluşan seçkin bir kadrodan biridir. yapısal biyolojiden kuantum bilimi ve kültürel mirasa kadar ilaç ve sağlık hizmetlerine kadar.

Çekirdek yapı taşları açısından, 2016 yılında açılışı yapılan bu dördüncü nesil ışık kaynağı, doğrusal bir elektron hızlandırıcı artı 1.5 ve 3 GeV elektron depolama halkalarından (yumuşak ve sert X ışınlarının üretimi için optimize edilmiş iki halkayla birlikte) oluşur , sırasıyla). Linak, kısa darbeli bir tesise ışın iletmenin yanı sıra, iki depolama halkasına tam enerjili bir enjektör görevi görür ve bu da, 16 özel ışın hattında kullanıcı deneyleri için çıkarılan X-ışını fotonlarını üretir.

MAX IV'ün en son üyesi olan ForMAX ışın çizgisiKasım 2022'de kullanıcı deneyleri için açılan ve ormandan elde edilen sürdürülebilir ahşap bazlı malzemelerin araştırılmasına adanmıştır (ancak aynı zamanda gıda, tekstil ve kemik gibi diğer karmaşık malzemeler üzerindeki X-ışını çalışmalarını da destekleyecektir). ForMAX'ın 100 milyon SEK (7.5 milyon £) inşaat maliyetinin finanse edilmesiyle işbirliği bir kez daha ön plana çıkıyor. Knut ve Alice Wallenberg Vakfı (bilimsel araştırmaları destekleyen İsveçli bir hayır kurumu) olup, 80 yıllık 10 milyon SEK'lik operasyonel bütçe ticari ortaklar (çoğunlukla kağıt hamuru ve kağıt endüstrisindeki şirketler) tarafından karşılanmaktadır. ForMAX ışın süresi buna göre tahsis ediliyor; deneylerin %50'si Treesearch üyeleri tarafından gerçekleştirilecek ve geri kalanı daha geniş araştırma topluluğuna açık çağrılar yoluyla sunulacak.

Söderberg, "ForMAX aracılığıyla, Treesearch akademisi ve endüstri ortakları, MAX IV araştırma ortamına özel bir erişim noktasına sahip oluyor" diye açıkladı. "Böylece ışın çizgisi, senkrotron biliminde geniş ve benzersiz bir yetkinliğin temelini oluşturuyor ve zaman içinde günümüzün plastik ürünlerinin yerini alacak sürdürülebilir ahşap bazlı ürünlerin geliştirilmesine olanak sağlayacak."

ormana

ForMAX ışın süresi çoğunlukla ahşap bazlı malzemeler üzerine temel ve uygulamalı çalışmaları destekleyecek ve aşağıdakileri sağlayacaktır: in-situ Tam alan X-ışını mikrotomografik görüntülemeyi, küçük ve geniş açılı X-ışını saçılımını (SWAXS) ve taramalı SWAXS görüntülemeyi tek bir cihazda birleştirerek nanometreden milimetre uzunluk ölçeklerine kadar yapısal karakterizasyon. Bağlam açısından, ForMAX mikrotomografi sistemi, sanal bir 3D modeli (1 mm'den 1 mikrona kadar uzunluk ölçeklerinde) yeniden oluşturmak için kullanılabilecek bir numunenin düzlemsel kesitlerini oluşturmak için gelen X ışınlarını kullanır. Öte yandan SWAXS kurulumu, bir numuneden farklı açılarda dağılmış X-ışını spektrumlarını toplamak için iki ayrı dedektöre dayanır: 1 nm ölçeğe kadar yapısal bilgi veren WAXS ve yumuşak madde çalışmaları için kullanılan SAXS - Örneğin birkaç yüz nm'ye kadar polimer, koloidal ve biyolojik bileşimler.   

Bu çok yönlülük, araştırmacıların ahşabın yapısal hiyerarşisini ve kompozit doğasını - makroskobik ölçekte lif ağı ve hücresel yapıdan, nanoskopik ölçekte fibril matris yapısı ve hücre duvarlarının düzenli düzeneklerine ve oradan da ağacı oluşturan selüloza kadar - araştırmasına olanak tanıyacak. Makromoleküler düzeyde (kısmen) kristal yapı taşları. ForMAX ışın hattı yöneticisi Kim Nygård, Treesearch Insight'a şunları söyledi: "ForMAX, orman bazlı malzemeler ve gıda ürünlerindeki karmaşık yapı-işlev ilişkisine ilişkin anlayışımızı birden fazla uzunluk ölçeğinde geliştirecek."

ForMAX, malzemelerin incelenmesini sağlayan esnek bir araçtır bünyesinde işleme sırasında ve gerçekçi koşullar altında

Kim Nygård, ForMAX ışın hattı yöneticisi

ForMAX'ın dikkate değer bir özelliği, tam alan mikrotomografisini ve SWAXS'yi aynı deneyde sırayla birleştiren ışın hattının multimodal görüntüleme yeteneğidir. Nygård, "Kurulumlar arasında hızlı ve etkili geçiş, görüntülemenin toplanmasına ve verilerin aynı örnek üzerinde dağıtılmasına olanak tanıyor" dedi. Başka bir deyişle: kullanıcıya 3 boyutlu yapı ve ilgilenilen bölgeler hakkında genel bir bakış sağlamak için tam alan mikrotomografi; daha sonra nanoskopik düzeyde yapı ve yönelimi araştırmak için kullanılan lokalize SWAXS ile (ayrıca bkz. "Tasarım gereği çok yönlü: ForMAX deney istasyonu") , altında).

“ForMAX, materyalleri incelemek için zamansal çözünürlük de sağlayan esnek bir bilimsel araçtır. bünyesinde işleme sırasında ve uygulanan sıcaklık veya basınç gibi gerçekçi koşullar altında" diye ekledi Nygård. Benzersiz bir özellik, son teknoloji ürünü bir reometreyi (tarafından sağlanır) entegre eden ışın hattının RheoSWAXS yeteneğidir. Anton PaarAvusturyalı bir metroloji şirketi) tarafından polarize ışık görüntüleme ve SWAXS ile ahşap bazlı numunelerin çeşitli uzunluk ölçeklerinde ve sabit ve salınımlı kesme koşulları altında yönelim dinamiklerini incelemek için kullanıldı. Kayma hizalı selüloz nanokristalleri yapısal renk gösterdiğinden, bu tür çalışmalar, örneğin gelecekteki biyobazlı ambalajlarda geleneksel mürekkepler yerine baskılı selüloz süspansiyonlarının kullanılmasının önünü açabilir.   

Parlamaya hazırlanıyor

ForMAX'ın yalnızca altı aydan biraz daha uzun bir süredir çalışır durumda olmasına rağmen, erken benimseyen Treesearch ortakları ilk deneysel çalışmaları ile şimdiden yolu gösteriyor. Bunun bir örneği, İsveç ambalaj devinin de dahil olduğu, elyaf bazlı sürdürülebilir gıda ambalajı konusunda endüstri-akademi işbirliğidir. tetra efendim ve araştırmacılar Chalmers Teknoloji Üniversitesi in Göteborg.

ForMAX'ın SWAXS görüntüleme tekniklerini kullanan Chalmers'tan Linnéa Björn ve Tetra Pak'tan Eskil Andreasson, Treesearch Insight katılımcılarına, ForMAX personeli bilim adamlarıyla yakın işbirliği içinde çalışan ortak ekibin, kompozisyonu ve hacmi optimize etmek amacıyla fiber bazlı malzemelerin nano yapısını nasıl incelediğini anlattı. kağıt pipet imalatı.

Bu dar bir odaklanma gibi görünüyorsa, daha geniş ticari zorunluluk açıktır: Plastik ambalajlara daha sürdürülebilir alternatifler için pazar talebi artarken, Tetra Pak gibi üreticiler kağıt bazlı malzemelerin gıda açısından güvenli, geri dönüştürülebilir ve darbelere karşı dayanıklı kalmasını sağlamalıdır. sıvılar ve nem. Basitçe söylemek gerekirse Chalmers-Tetra Pak ekibinin görevi, kağıt pipetinin farklı sıvılarla (örneğin su ve portakal suyu) ıslatılması arasındaki korelasyonun yanı sıra proses işlemlerinin nano ölçekli yapı üzerindeki etkisini anlamaktır.

Sanal teknoloji uzmanı Andreasson, "ForMAX'taki ilk deneyimimiz, kağıt-kamış malzemesinin ortamdaki değişikliklere gerçek zamanlı olarak nasıl tepki verdiğinin yanı sıra pipetin sıkı koşullar altında farklı türdeki sıvılarla nasıl etkileşime girdiğinin analizini sağladı" dedi. Tetra Pak'ta modellik yapıyorum. "Bu bilgiler, bilgisayar modelleme araçlarımızda geleceğin kağıt pipetlerini geliştirmek için uygulanacak ve bunların işlevselliğini geliştirmemize yardımcı olacak." ForMAX'ta, Tetra Pak ile başka işbirlikleri de halihazırda yapılıyor; Sürdürülebilir kağıt pipetlerinde su taşıma mekanizmalarını incelemek için gerçek zamanlı 4D X-ışını mikrotomografisi.

Üretim süreçlerimizi optimize etmek veya temel anlayışı geliştirmek için sinkrotron teknolojisinden yararlanabiliriz. ürünlerimizin ve performansları

Christophe Barbier, Kıdemli Araştırma Müdürü, Billerud

Ürün geliştirmede sinkrotron X-ışınlarının uygulanması, gıda, içecek ve tıbbi uygulamalara yönelik fiber bazlı ambalaj malzemeleri konusunda da uzmanlaşan İsveçli kağıt hamuru ve kağıt üreticisi Billerud'un kağıt fiziği alanında kıdemli araştırma yöneticisi olan Christophe Barbier tarafından güçlendirildi. Treesearch Insight'ta "Senkrotron teknolojisinden çeşitli şekillerde yararlanabiliriz" diye açıkladı. "Örneğin üretim süreçlerimizi optimize etmek veya ürünlerimize ve fiziksel performanslarına ilişkin temel anlayışı geliştirmek, ayrıca ürün üstünlüğünü ve rekabetçi farklılaşmayı teşvik etmek."

Barbier ve meslektaşları, senkrotron ışık kaynaklarının faydalarını yakından gören, uzun süredir "büyük bilime" dönüşmüş kişilerdir. Daha önce ekip şu saatte ışınlanma süresi rezervasyonu yapmıştı: DESY'nin PETRA III tesisi Almanya'nın Hamburg kentinde, mekanik emici sürünmenin temellerini incelemek için (taze ürünlerle dolu istiflenmiş karton kutuların, örneğin ortam depo sıcaklığı veya nemi belirli sınırları aştığında çekme yükü nedeniyle beklenmedik bir şekilde bükülmesini görebilen bir etki).

Barbier, "Senkrotron bazlı X-ışını saçılma tekniklerinin, mekanik soğurucu sürünmenin kağıt hamuru liflerinin üst yapısı üzerindeki etkilerini tespit edebildiğini tespit etmek için yola çıktık" dedi. "Sonuçlar, bu olayla ilgili SWAXS araştırmalarının devamını garanti altına almak için yeterince cesaret verici ve sonunda uygun karşı önlemleri geliştirmeyi umuyoruz."

Yakınlık söz konusu olduğunda Billerud ayrıca MAX IV'ün ForMAX ışın hattında daha ileri çalışmalara hazırlanıyor. ile işbirliği içinde güncel araştırma hatları 4D Görüntüleme Laboratuvarı Lund Üniversitesi'nde, "çok katlı" ambalajı (çok katmanlı veya kompozit malzemelerden oluşan) karakterize etmek ve şekillendirme makinelerinde yük altında toplu performansla mikro ölçekli özelliklerini ilişkilendirmek için X-ışını mikrotomografisinin kullanımını içerir.

Barbier, "Treesearch, MAX IV gibi büyük ölçekli araştırma tesislerine kapı açıcımızdır" dedi. "Bu tür tesislerin, orman malzemeleri ve sürdürülebilir ürünlerle ilgili birçok alandaki bilgi boşluklarını giderme konusunda büyük bir potansiyeli var."

Daha fazla bilgi için okuyucular, Treesearch Insight poster özetlerine çevrimiçi olarak erişebilir, buna araştırma çalışmaları da dahildir. Su arıtımı için biyo bazlı akıllı malzemeler; taşınabilir Eğitimsel ve bilimsel kullanıma yönelik Raspberry Pi tabanlı ışıklı tomografi tarayıcısı; Ve Odun hamuru oluşturma sürecini araştırmak için bir araç olarak sinkrotron teknikleri.

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• PlatoData.Network Dikey Üretken Yapay Zeka. Kendine güç ver. Buradan Erişin.
• PlatoAiStream. Web3 Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
• PlatoESG. Otomotiv / EV'ler, karbon, temiz teknoloji, Enerji, Çevre, Güneş, Atık Yönetimi. Buradan Erişin.
• Blok Ofsetleri. Çevre Dengeleme Sahipliğini Modernleştirme. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://physicsworld.com/a/how-treesearch-is-studying-the-secrets-of-forest-materials-with-synchrotron-science/