#Bygg og Infrastruktur

Nytt elektronmikroskop gir oss nye muligheter til å forske på byggematerialer

Bloggere: Bjørn Petter Jelle (SINTEF og NTNU), Tao Gao (NTNU), Malin Sletnes, Jonas Holme, Einar Bergheim

SINTEF og NTNU har anskaffet et skanning elektronmikroskop (SEM) som vil gi oss flere og bedre muligheter til å studere byggematerialer, både i oppdragsvirksomhet og i forskning.

Kan se svært små strukturer med elektroner

Et elektronmikroskop muliggjør å se langt mindre materialstrukturer enn et lysmikroskop kan gjøre. Dette skyldes elektronets bølgenatur (de Broglie bølgelengde) med muligheten for langt mindre bølgelengder enn det som finnes i synlig lys. Vi snakker typisk om fra noen titalls til flere hundre tusen ganger forstørrelse. Dermed kan vi studere materialenes millimeter-, mikrometer- og nanometerstrukturer.

FlexSEM1000 installert og i bruk i laboratoriet ved NTNU i Trondheim.
FlexSEM1000 installert og i bruk i laboratoriet ved NTNU i Trondheim.

Med elektronmikroskopet kan man studere alle typer byggematerialer

Elektronmikroskopet vil i utgangspunktet bli anvendt på byggematerialer, men ved ønske og behov kan man studere alle typer materialer for ulike anvendelser. Aldringsstudier, utvikling av nye materialer og karakterisering av både nye og eksisterende materialer er noen anvendelsesområder.

Akselerert klimaaldring i laboratoriet

Eksempler på utvikling av nye materialer er nanoisolasjonsmaterialer (NIM), snø- og isfobiske materialoverflater, elektrokrome materialer og lavemisjonsbelegg. De to førstnevnte utvikles nå gjennom prosjektene High-Performance Nano Insulation Materials (Hi-Per NIM) og Building Integrated Photovoltaics for Norway (BIPV Norway). Et veldig viktig område hvor vi vil få stor nytte av elektronmikroskopet, er ved undersøkelser av materialers bestandighet, både ved naturlig utendørs klimaaldring og akselerert klimaaldring i laboratoriet.

Det diskuteres hva man ser i elektronmikroskopet og elementanalysen.
Forskere diskuterer hva man ser i elektronmikroskopet og elementanalysen.

Verdifullt å studere i småskala for å forstå hele bygg

For å forstå hva som skjer med materialer på storskalanivå i bygg vil det være svært verdifullt å kunne studere materialene på småskalanivå, f.eks. mikro- og nanonivå.  Dette elektronmikroskopet vil være et svært viktig  bidrag i dette arbeidet.

Fakta om FlexSEM1000 med EDS

Modellen som er anskaffet er den helt nye FlexSEM1000 som er et skanning elektronmikroskop (SEM). Dette SEMet har en best case oppløsning på 4 nm, altså et sted i mellom TableTop SEMer med beste oppløsning på typisk 10-30 nm og høyoppløselige SEMer med beste oppløsninger på typisk 1-2 nm. Vårt elektronmikroskop er også utstyrt med en avansert EDS enhet. EDS (EDXS) står for energy-dispersive x-ray spectroscopy, og kan brukes til å finne ut hvilke grunnstoffer et materiale består av (elementanalyse), samt kartlegge materialsammensetningen i en prøve.

I tillegg er instrumentet utstyrt med en UVD-detektor som kan gi bedre bilder ved variabelt trykk i gitte situasjoner, f.eks. når ikke-ledende materialer ellers ville ha fått for høy elektrisk ladning. Et kameranavigasjonssystem og i tillegg et kamera i prøvekammeret forenkler prøvekjøringen.

En Cressington 108A Sputter Coater er anskaffet i tilknytning til elektronmikroskopet for å kunne belegge prøver med metaller (f.eks. gull) og karbon, og dermed kunne oppnå bedre bilder av overflater som er utfordrende å studere med elektronmikroskop. Dette elektronmikroskopet gjør vårt materiallaboratorium enda mer allsidig og anvendelig, f.eks. ved utvikling og karakterisering av materialer.

0 comments on “Nytt elektronmikroskop gir oss nye muligheter til å forske på byggematerialer

Legg inn en kommentar