
TU/e-flagship moet toekomst van advanced materials vormgeven
Universiteit wil voortbouwen op “uitzonderlijk sterk profiel”
De TU/e gaat een nieuw universiteitsbreed flagship voor geavanceerde materialen lanceren. Met een startfinanciering voor vijf jaar, moet het initiatief de samenwerking tussen onderzoekers versterken en de TU/e positioneren als een van de Europese koplopers in onderzoek naar materialen van de volgende generatie.
Het flagship staat onder leiding van Nicholas Tito van het Institute for Complex Molecular Systems (ICMS). Tito is van oorsprong fysisch chemicus, werkt inmiddels tien jaar aan de TU/e en brengt daarnaast ervaring uit de start-upwereld mee.
Hij kreeg de opdracht om de strategie en organisatie van het flagship vorm te geven, samen met wetenschappelijk leider Marc Geers, strategisch co-leider Monique Bruining en een universiteitsbreed team van wetenschappers en andere betrokkenen uit verschillende faculteiten en instituten.
Uitzonderlijk sterk
“De universiteit heeft een lange traditie van excellent materiaalonderzoek. We bestrijken een breed scala aan vakgebieden: polymeren, energie-, bio-, halfgeleider-, kwantum-, bouwmaterialen en nog veel meer”, zegt Tito.
“Dat is een uitzonderlijk sterk wetenschappelijk profiel. Met het flagship willen we voortbouwen op die expertise, de verbinding tussen die verschillende onderzoeksgebieden versterken en onszelf een ambitieuze doelstelling voor de komende tien jaar stellen.”
Die doelstelling? Uitgroeien tot een Europese koploper op het gebied van AI en automatisering voor onderzoek naar en de ontwikkeling van geavanceerde materialen.
Wat zijn geavanceerde materialen?
“De term ‘geavanceerde materialen’ is eigenlijk een beetje een buzzword”, zegt Tito. Hoewel de term tegenwoordig veel wordt gebruikt, bestaat er geen strikte wetenschappelijke definitie. Het is vooral een verzamelnaam voor materialen met eigenschappen of gedrag die verder gaan dan die van conventionele materialen.
Als voorbeeld noemt Tito een schip dat over zee vaart. “Het deel van de romp dat voortdurend in contact staat met water, raakt na verloop van tijd beschadigd. Normaal gesproken moet je dan steeds opnieuw een beschermende coating aanbrengen.”
Een nieuwere benadering is de ontwikkeling van zelfherstellende materialen, bijvoorbeeld op basis van dynamische polymeren. Zulke materialen kunnen microscopische beschadigingen op moleculair niveau zelf herstellen, waardoor minder onderhoud nodig is.
Kunstmatige botten
Een ander toepassingsgebied is de geneeskunde. Geavanceerde materialen worden gebruikt in implantaten, zoals kunstmatige botten en hartkleppen, die langdurig in het lichaam moeten functioneren. Recent onderzoek – waaronder een omvangrijk onderzoeksprogramma aan de TU/e – heeft geleid tot nieuwe geavanceerde biomaterialen en regeneratieve geneeswijzen.
“Je kunt deze nieuwe materialen implanteren en vervolgens stimuleren ze het lichaam om zelf nieuw weefsel aan te maken, zoals bot, kraakbeen of bloedvaten”, legt Tito uit. “Tegelijkertijd wordt het geïmplanteerde materiaal in de loop van de tijd op een veilige manier biologisch afgebroken.”
Strategische onderzoeksdomeinen
Volgens Tito is het initiatief voor het flagship ontstaan uit het streven van de TU/e om de onderzoeksdomeinen te bepalen waarop de universiteit de grootste internationale impact kan hebben. Geavanceerde materialen kwamen daarbij vanzelf naar voren als een van de sterke punten van de universiteit.
Het vakgebied is bovendien een van de vier strategische prioriteiten in het nieuwe instellingsplan van de TU/e en sluit aan bij het Europese initiatief Advanced Materials for Industrial Leadership (AMIL). Nu Europa fors investeert in geavanceerde materialen, verwacht Tito dat universiteiten die een sterke strategie kunnen presenteren, daar voordeel van zullen hebben.
AI en automatisering zullen fundamenteel veranderen hoe nieuwe materialen worden ontdekt
“Het flagship is opgezet als een vehikel voor de komende tien jaar”, zegt hij. “Onze ambitie is niet alleen om uitstekend materiaalonderzoek te blijven doen, maar ook om mede vorm te geven aan hoe onderzoek naar geavanceerde materialen er over tien jaar uitziet.”
AI en automatisering
Een belangrijk onderdeel van die visie is de inzet van kunstmatige intelligentie en geautomatiseerde laboratoria. Waar onderzoekers nu nog veel experimenteren via trial-and-error, kunnen AI en robots het ontwikkelen van nieuwe materialen aanzienlijk versnellen.
“Wij denken dat AI en automatisering fundamenteel zullen veranderen hoe nieuwe materialen worden ontdekt”, zegt Tito. “We willen die ontwikkeling omarmen en daarin een leidende rol in Europa spelen in het komende decennium.”
In tegenstelling tot veel andere universiteiten, bestrijkt de TU/e vrijwel de volledige kennisketen binnen de materiaalkunde – van duurzaam ontwerp, computationele prototyping en synthese tot engineering, verwerking, testen en implementatie. Dat maakt het volgens Tito mogelijk om data over disciplines heen te verbinden op een manier die elders vaak niet haalbaar is.
Het flagship is bedoeld als een open platform, waarbij onderzoekers uit de hele universiteit worden aangemoedigd om ideeën aan te dragen en nieuwe initiatieven te ontwikkelen.
“We willen dat dit iets wordt wat de hele universiteit mee kan vormgeven”, zegt Tito. “Door onderzoekers uit verschillende vakgebieden samen te brengen en extern één gedeeld verhaal te presenteren, kunnen we de samenwerking binnen de TU/e versterken en tegelijk onze zichtbaarheid richting Europese subsidieverstrekkers en andere partners vergroten.”
‘ChatGPT voor materiaalonderzoek’
Een belangrijk langetermijnproject is de ontwikkeling van een TU/e Materials Hub, die binnen de eerste vijf jaar moet worden opgezet. Dit wordt geen fysiek centrum, maar een virtueel platform dat materiaalonderzoek binnen de universiteit samenbrengt.
“Het is eigenlijk een soort ChatGPT-achtig hulpmiddel”, zegt Tito. Onderzoekers kunnen dan vragen stellen aan een centrale kennisbank die informatie uit decennia aan onderzoek bijeenbrengt en vertaalt naar tekst, illustraties, tabellen of grafieken. Uiteindelijk zou het systeem zelfs nieuwe wetenschappelijke richtingen kunnen suggereren.
Het idee speelt in op een bredere uitdaging in de materiaalkunde: kennis is vaak verspreid over verschillende fasen van onderzoek, van ontwerp en synthese tot verwerking en toepassing. Daardoor zijn inzichten niet altijd zichtbaar voor andere onderzoekers in de keten.
De Materials Hub moet die kennis niet alleen in kaart brengen, maar ook actief bruikbaar maken: een systeem dat onderzoekers helpt verbanden tussen disciplines te leggen en kansen zichtbaar te maken die anders verborgen blijven in versnipperde publicaties en data.
Intelligent laboratorium
Binnen tien jaar wil het Flagship ook een Intelligent Materials Lab ontwikkelen. Het concept bouwt voort op het bestaande netwerk van laboratoria van de TU/e, dat verspreid is over verschillende gebouwen en waarin elk lab zijn eigen instrumenten en expertise combineert.
In plaats van deze samen te brengen in één enkele ruimte – wat volgens Tito niet praktisch zou zijn – ligt de nadruk op onderlinge verbinding.
Zo’n intelligent lab klinkt als sciencefiction, maar het is niet onrealistisch.
“Een manier om dat te doen is door automatisering in deze laboratoria te introduceren – robots en processen die experimenten en metingen voor je uitvoeren.” Die systemen zouden rechtstreeks worden gekoppeld aan een ‘AI-kern’, waardoor experimentele data automatisch naar een centrale laag kunnen stromen.
Van daaruit zou AI over de verschillende labs heen kunnen werken: data analyseren, ideeën genereren voor nieuw materialenonderzoek en mogelijk vervolgexperimenten suggereren of zelfs in gang zetten. “Maar binnen dit concept blijven menselijke creativiteit en wetenschappelijke expertise stevig aan het roer”, zegt Tito.
Hij erkent dat het concept ambitieus is, maar ziet het als een realistisch pad. “Het klinkt misschien een beetje als sciencefiction”, zegt hij, “maar gezien het tempo waarin AI en automatisering zich ontwikkelen, is het niet onrealistisch.”
Wendbaarheid
Hoewel de ambitie helder is, ligt het pad ernaartoe niet vast. Het Flagship is bewust flexibel opgezet. “We hebben geen heel gedetailleerd plan van maand tot maand voor de komende tien jaar”, zegt Tito. “We weten simpelweg niet hoe de toekomst eruitziet.”
Die onzekerheid ziet hij niet als zwakte, maar als voorwaarde voor vooruitgang. De komende jaren zullen waarschijnlijk nieuwe kansen en onverwachte wendingen brengen.
“De route zal complex en uitdagend zijn”, zegt hij. “Die kan veranderen en omwegen kennen, maar het doel voor de komende tien jaar staat vast. En om dat te bereiken, heb je wendbaarheid nodig.”
Over tien jaar hoopt Tito vooral dat het werk van de TU/e breed zichtbaar is in de wetenschap en daarbuiten. “Ik wil dat medewerkers, onderzoekers en studenten van de TU/e zichtbaar zijn in de wetenschappelijke en nationale media, met onze resultaten in de schijnwerpers.”
“Dat we impact maken, bijvoorbeeld via grote subsidies om de grenzen van AI en automatisering voor geavanceerde materialen te verleggen. Uiteindelijk draait het flagship om mensen: om hen uit te dagen iets nieuws en spannends te doen en dat internationaal zichtbaar te maken.”

Discussie