- Onderzoek
- 30/09/2025
Sluitstuk | Vele tinten grijs
Van potloodinkt tot persoonlijke veerkracht, het promotietraject van scheikundige Laura van Hazendonk
Grafiet kennen we als de kern van een potlood, van lichtantraciet tot diepzwart. Minuscule deeltjes hiervan kunnen nu als een nieuwe, duurzamere inkt gebruikt worden voor het printen van elektronica. TU/e-onderzoeker en voormalig Provinciale-Statenlid Laura van Hazendonk verdedigt donderdag 2 oktober haar proefschrift.
Aan de buitenkant van een proefschrift kun je meestal niet aflezen hoe de totstandkoming verlopen is. Iedere PhD-traject kent zijn eigen pieken en dalen. Maar soms zijn die dalen dieper dan je je kunt voorstellen. En dan is het afronden van een promotieproject ineens niet meer zo vanzelfsprekend.
In dat licht krijgt de cover van Laura van Hazendonk’s proefschrift een hele andere lading. Want waar zoontje Ties voor haar onlosmakelijk is verbonden met het vele schrijfwerk – een steeds dikker wordende buik achter de laptop – verandert alles wanneer hij enkele weken na de geboorte overlijdt aan een bacteriële infectie. “Dan doet niets er meer toe, en zo’n boekje al helemaal niet.”
Toch heeft ze haar proefschrift nu in handen, na een donkere periode. “Mijn vader schildert veel, meestal heel kleurrijk. Toen ik dit werk zag, met al die kleuren grijs, wist ik meteen dat het mijn kaft moest gaan worden.” Van Hazendonk schuift op haar stoel naar voren. Ze is open over haar rouwproces, maar vindt – gedreven onderzoeker als ze is – dat haar wetenschappelijke werk hier centraal moet staan. Ze tovert een potlood tevoorschijn.
Inkt uit een potlood
“Wist je dat elke keer als je hiermee schrijft je eigenlijk grafeen nanodeeltjes maakt? Met nieuwe technologie proberen we inkt van zulke ‘potlooddeeltjes’ te maken om elektronica te printen.” En dat is hard nodig, benadrukt Van Hazendonk, want de huidige elektronica-industrie is enorm vervuilend. Zeker het ets-gedeelte, legt ze uit. “De meeste elektronica wordt gemaakt door te etsen. Heel kort gezegd neem je een plaat metaal en los je met zware chemicaliën alles wat je níét nodig hebt op. De afvalstroom met veelal giftige stoffen is daardoor groot.”
Printen is volgens Van Hazendonk daarom vaak een duurzamere optie. “Je draait het procedé om en legt alleen materiaal neer waar je het nodig hebt. We proberen een ‘laagdrempelige’ printinkt te ontwikkelen. Nu wordt er nog veel zilver en koper gebruikt om elektronische onderdelen te fabriceren. De elektrische en thermische geleiding van deze grondstoffen is super, wat zorgt voor een snelle en precieze signaaloverdracht. Maar de keerzijde wordt steeds duidelijker: de winning heeft een negatieve impact op water- en bodemkwaliteit. Daarnaast zijn ze ook schaars, kostbaar en bovendien giftig voor bijvoorbeeld de menselijke huid. Niet handig voor e-textiel, dat zijn stoffen met sensorfuncties.”
Wondermateriaal
De CE&C-vakgroep Fysische Chemie onderzoekt daarom al enige tijd hoe de elektronica-industrie duurzamer kan, zonder belangrijke eigenschappen als geleiding te verliezen. Van Hazendonk bekeek specifiek printinkt en de toepassing van grafeen, een relatief nieuw ‘wondermateriaal’ met unieke eigenschappen. Maar de productie van grafeen – een enkele laag koolstofatomen op een karakteristieke manier gerangschikt – is nog steeds lastig, zeker op industriële schaal.
De alternatieve manier om grafeeninkt te maken die Van Hazendonk ontwikkelde is duurzamer. Maar, waarschuwt ze er meteen achteraan: “Laten we kritisch blijven op de toepassingen, zeker in onze consumptiemaatschappij. Het is geen vrijbrief om nu allerlei goedkope elektronische producten te fabriceren die we helemaal niet nodig hebben.”
Grijze strepen
Van Hazendonk ging aan de slag met “potloodschaafsel, maar dan op nanoschaal”. Deze afgeschraapte grafietdeeltjes bestaan weliswaar uit meerdere molecuullagen, maar Van Hazendonk laat zien dat de Graphene Nano Platelets (GNPs) de traditionele metalen goed kunnen vervangen, zeker wanneer een extreem hoge geleiding niet vereist is. “Bijvoorbeeld voor de eenmalige OV-chip, een papieren kaartje met een chip erin. Daar wil je geen dure materialen voor gebruiken. En voor de productie van GNPs kunnen zelfs verkoolde afvalstromen gebruikt worden, een duurzaam voordeel.”
Om een stabiele grafeen-gebaseerde inkt te ontwikkelen is het belangrijk om inzicht te hebben in de exacte vorm en afmeting van de afgeschraapte nanodeeltjes. Van Hazendonk werkte daarom aan een unieke methode om in één meting de lengte, dikte en diameter van de deeltjes te kunnen bepalen. “We beschieten een deeltje met röntgenstraling dat daarna een verstrooiingspatroon achterlaat. Daar kunnen we veel informatie uithalen. Het mooie is dat dit niet alleen voor GNPs werkt, maar veel breder. Ook voor andere materialen met plaatvormige deeltjes, zoals klei, kunnen we nu nauwkeuriger de afmeting bepalen.”
T-shirt met hartsensoren
Dankzij deze nieuwe meetmethode kon Van Hazendonk gaan experimenteren met de samenstelling van de GNP-inkt. “Door te variëren in de snelheid en de duur waarmee we GNPs met een mixer schrapen kunnen we nu allerlei verschillende soorten GNP-inkt maken. Grote deeltjes als geleiding belangrijk is – hoe groter het deeltje, hoe beter het geleidt. Maar ze mogen ook weer niet te groot zijn, dan raakt de inktspuitkop verstopt. Het is zoeken naar de balans: wil je printen met een hoge resolutie of een supergeleiding?” Van Hazendonk glimlacht. “Een reuzenpotlood in een megamixer, daar heb ik dus eigenlijk al die jaren aan gewerkt.”
Binnen het Europese Graphene Flagship werkten Van Hazendonk en haar begeleiders met diverse partners samen om de toepassing van GNP-inkt te verkennen. “Van chirurgische robothand tot kleding met adem- en hartsensoren voor medische toepassingen of voor sporters. Maar ook elektrodes om plantengroei te stimuleren. In al deze toepassingen laten we zien: we kunnen hightech elektronica printen met GNP-inkt, dat goed verdragen wordt door de huid, niet toxisch is voor het milieu en een stuk duurzamer is dan de conventionele methodes.”
Politieke wereld
Duurzaamheid is voor Van Hazendonk persoonlijk erg belangrijk. Naast haar onderzoeksproject was ze sinds maart 2023 namens GroenLinks lid van de Provinciale Staten. “Als PhD-kandidaat werk je vaak in een tunneltje. Voor mij was het heel fijn om ook het grotere plaatje te zien. Als woordvoerder energie & klimaat, vervoer en gezondheid ben je veel concreter bezig met de maatschappelijke relevantie. Andersom bracht ik met mijn ‘bètabrein’ een verfrissend perspectief mee, hoewel ik het ook lastig vind dat feiten er niet altijd toe doen.” Ze wappert even met haar lijstje proefschriftstellingen: “Science is too political, while politics is little scientific.”
Enkele weken geleden diende ze vanwege “een combinatie van factoren” haar ontslag als Statenlid in, wat door diverse media opgepakt werd. “Rouwen, een promotie, een nieuwe baan en een nieuwe zwangerschap. Binnen de strikte politieke verlofregels was daar te weinig flexibele ruimte voor. Goed dat daar nu openlijk over gesproken wordt.” Een lichtpuntje tussen al dat grijs.
PhD in the Picture
Wat zien we op je proefschriftkaft?
“Een artist impression van de vele grijstinten die we zagen tijdens onze metingen in Grenoble. Het was fantastisch dat we meermaals de straling van de elektronenversneller van de European Synchroton Radiation Facility mochten gebruiken. In blokken van 24 of 48 uur konden we een hele serie grafeenoplossingen meten. Heel bijzonder dat ik al die grijze buisjes ineens in één van mijn vaders werken terugzag.”
Je bent op een verjaardagsfeestje. Hoe leg je in één zin uit wat je onderzoekt?
“Ik maak inkt van potloodpunten om elektronica mee te printen.”
Hoe kun je naast je onderzoek stoom afblazen?
“De politieke combinatie heeft mij altijd veel energie gegeven. En het hielp relativeren wanneer het in het lab even niet volgens verwachting liep. Als ik daarnaast nog tijd overhad, kon je mij in de boulderhal of op de survivalbaan vinden.”
Welke tip had je als beginnende PhD-kandidaat willen krijgen?
“Leg jezelf in het eerste jaar niet te veel druk op, dat is echt bedoeld om te leren. De resultaten komen daarna wel, wanneer het leerproces zijn vruchten afwerpt. Het kan niet altijd volle bak en perfect. Mijn zoontje Ties heeft me geleerd om mijn perfectionisme te onderdrukken, wat zeker geholpen heeft bij de afronding van mijn proefschrift.”
Wat is je volgende hoofdstuk?
“In juni ben ik begonnen bij het energieteam van het CBS, als statistisch onderzoeker. Tijdens mijn PhD heb ik met enorme datasets gewerkt, de energiewereld ken ik vanuit mijn politieke portefeuille. Het komt mooi samen op deze manier.”
Discussie