Hvorfor satsing innen funksjonelle materialer og nanoteknologi – og hvordan. Professor Helmer Fjellvåg, Kjemisk institutt, Universitetet i Oslo

Materialteknologisk grunnlag for tidsaldere

Materialteknologi materialvitenskap materialteknikk En nøkkelteknologi for levestandard og økonomisk vekst Basis for andre teknologier - IKT, mikroteknologi - medisinsk teknologi - miljøteknologi - energiteknologi Forutsetning for fremskritt innen sentrale felt - transport, offshore, romfart - fornybar energi - IKT/elektronikk - medisin

Konstruksjonsmaterialer Lett metaller Aluminium Magnesium Offshore konstruksjoner Stål Betong Biler, fly, turbiner, plattformer, bygg, skip,… Polymere mekaniske egenskaper

Funksjonelle materialer Spesielle kjemiske eller fysikalske egenskaper som kan nyttiggjøres Elektriske egenskaper Magnetiske egenskaper Optiske egenskaper Katalytiske egenskaper Vevsvennlighet osv Sterkt spesialiserte Små mengder Høy pris Muliggjør ulike avanserte teknologier

•Materialer for mikroteknologi •Materialer for nanoteknologi •Materialer for energiteknologi •Materialer for miljøteknologi •Funksjonelle oksider •Biokompatible materialer Eksisterende kompetanse Koordinering Arbeidsdeling

f Eksisterende næringsliv NMCFUGENFREU Japan g syntese karakterisering teori/modellering teknologi a b c d Overflate vitenskap Nano- design Bio- kompati- bilitet Funksjonelle oksider Material for medisin Material for IKT Material for miljø Material for energi e f g h klji

Hvorfor FUNMAT ? Analyse nasjonalt: - kommende verdiskapingsgap; fastlands-Norge - lite næringsliv innen flere internasjonale vekstområder - stor verdiskaping knyttet til olje/naturgass - ønsker miljøvennlig energiproduksjon; fornybar energi - knapt med FoU midler; knapphet personell; lite fokusering; svak strategi - lite bevissthet rundt funksjonelle materialer og nanoteknologi Analyse internasjonalt - stor verdiskaping innen funksjonelle materialer - funksjonelle materialer viktig for samfunnsutvikling og velferd - store forskningslaboratorier - nye, store satsinger innen nanoteknologi - forskning prioriteres i felles programmer (EUs 6. Rammeprogram)

”My budget supports a major National Nanotechnology Initiative, worth $500 million.... The ability to manipulate matter at the atom and molecular level. Imagine the possibilities: materials with ten times the strength of steel and only a small fraction of the weight – shrinking all the information housed at the Library of Congress onto a device the size of a sugar cube – detecting cancerous tumors when they are only a few cells in size. Some of our research goals may take 20 or more years to achieve, but that is precisely why there is an important role of the federal government” President Clinton jan. 2000: Vil påvirke -Materialteknologi -Informasjonsteknologi -Bioteknologi -Miljøteknologi -Energiteknologi -Medisinsk teknologi Nanoteknologi og fremtid

vann + primær energi kilde hydrogen + oksygen --> vann Ren energi ved hjelp av funksjonelle materialer

Energikilder Lagring Sluttbruk Hydrogen teknologi > 2100 Mikroporøse materialer Blandede ledere Katalysatorer CO 2 absorbenter Ioneledende Materialer Elektrode- materialer Brensel celler Sol + vann (El + vann; gass) Halvledere for solceller og fotolyse Nano-elektro- katalysatorer Metall hydrider Mikroporøse materialer Ioneledende polymere Gass Gass/væske brensel Høyere effektivitet Reduserte utslipp av CO 2 av NO x Hydrogen SOFCPEM Elektromotorer Varme Elektrisitet Vannkraft sol, vind, bølge Materialer for ny energiteknologi “null utslipp”

Ledende oksider for selektive membraner Vann H 2 O + metan CH 4 Luft xH 2 + CON2N2 O 2- 2e - Oksidmembran O2O2 LuftN 2 + CO 2 O2O2

Nye materialer – nøkkelen til nye løsninger oppbygning stabilitetegenskaper ytelse Superledere Permeable membraner CMR; SOFC Funksjonelle oksider Ferroelekrika

FUNMAT - hvorledes ? - forpliktende samarbeid mellom sentrale forskning- og utdanningsinstitusjoner; UiO, NTNU, SINTEF, IFE - reell prioritering av forskningsprogrammer - faglig kvalitet ved koordinering nasjonalt - optimal ressursutnyttelse ved nasjonal arbeidsdeling - optimal drift av tunge laboratorier med høy metodisk kompetanse - fokus på grunnforskning med potensial for ny verdiskaping - et tillegg til dagens materialteknologiske forskning - gis en organisering som muliggjør visjonene - gis langsiktighet - koordineres med andre virkemidler legge et materialmessig grunnlag for realisering av visjoner knyttet til energi- og miljøteknologi

Tverrvitenskapelig aktivitet struktur synteseegenskap kjemi fysikkteknologi eksperiment teorimodellering grunnforskning anvendt forskning innovasjon eksisterende næringsliv nytt næringsliv ny verdiskaping

FUNMAT Strategisk, forpliktende, integrert samarbeid innen FUNksjonelle MATerialer og nanoteknologi koordinering, arbeidsdeling Universitetet i Oslo; NTNU SINTEF og Institutt for energiteknikk Relatert til tematiske satsninger i Forskningsmeldingen: Grunnforskning; IKT; energi og miljø; medisin og helse Materialer for Mikro- og nanoteknologi; Energiteknologi; Miljøteknologi Funksjonelle oksider; Biokompatible materialer MNOK/år