Hultgren Laboratory satsar på nano- och mikromekanik
Hultgren Laboratory blir nu ett av få labb i Sverige med utvecklade testmöjligheter för sambandet mellan nano- och mikrostrukturer och materialegenskaper. Något som är avgörande för materialutveckling.
Investering i ny utrustning tillsammans med Odqvist Laboratory och det nybildade Center for Mechanics and Materials Design (MMD) innebär ett stort kliv framåt för Hultgren Laboratory. Den nya utrustningen ger unika möjligheter, menar Peter Hedström, professor vid enheten Strukturer och föreståndare för Hultgren Laboratory.
– Vi försöker bygga upp ett ledande svenskt labb för att studera kopplingen mellan ett materials nano- och mikrostruktur och dess egenskaper. Förståelse för den här kopplingen lär oss mer om deformation av material och kan hjälpa oss att skräddarsy materialegenskaper för industriell tillämpning.
Hultgren Laboratory har varit en öppen infrastruktur på KTH sedan 2019. Det hör till Institutionen för materialvetenskap och har utrustning för karakterisering av processer, strukturer och materialegenskaper. Peter Hedström berättar att de nya instrumenten har en helt annan prestanda än föregångarna:
– Exempelvis kan vi nu mäta hårdheten i ett material med endast 10 nanometers intrycksdjup, och följa förloppet i realtid. Det går även att göra tusentals mätningar på kort tid och få mycket statistik, vilket inte var möjligt tidigare.
In-situ verktyg
Prasath Babu, forskare vid labbet och enheten Strukturer, arbetar med mätverktyg för mikromekanik. Han berättar om den nyinvestering som Odqvist Laboratory och MMD gör – ett avancerat verktyg som används för att deformera och undersöka prover i detaljerad skala. Undersökningarna görs in situ, med hjälp av elekron-/jon-mikroskopen på Hultgren Laboratory.
Det innebär att provet kan undersökas medan det utsätts för olika typer av påverkan.
– In-situ nano- och mikroverktyg för mekanisk karakterisering, i kombination med avancerade mikroskop, låter oss observera förhållandet mellan strukturer på nano- och mikronivå samt hur dessa strukturer interagerar vid belastning och deformation.
Att det här är viktigt förklarar Prasath Babu med att styrkan hos en komponent, oavsett storlek, är beroende av hur defekter i nano- och mikrostorlek uppstår och interagerar. Att förstå hur det fungerar är nödvändigt för att kunna designa material för krävande förhållanden.
– Det nya verktyget ger MMD och båda labben ett försprång i att studera materials mekaniska beteende, säger han.
Nano-indentation
Ett annat nyförvärv, finansierat av Hultgren Laboratory, är ett uppgraderat verktyg för nano-indentation. Valter Ström, forskare vid labbet och enheten Egenskaper, berättar att tekniken är en utveckling av den traditionella hårdhetsmätningen men innebar ett paradigmskifte när den började användas brett för ungefär 20 år sedan.
– Den stora fördelen med nano-indentation är att den mäter sambandet mellan kraften och djupet för en diamantspets under intryckningsförloppet i ytan hos ett material, vare sig det är metalliskt, keramiskt eller av annat slag.
Enligt Valter Ström ger satsningen en mycket välbehövlig uppgradering av labbets utrustning för nano-indentation:
– Tekniken har utvecklats, instrumenten har förbättrats avsevärt och framför allt fått andra användningsområden. Det gör dem mycket lämpliga för karakterisering av nya material, som exempelvis metallglas.
Samarbeten för ökad effektivitet
Peter Hedström hoppas på sikt även kunna bygga ett starkare experimentellt forskningsprogram inom området. Samarbetet med andra verksamheter på KTH ser han som ett sätt att öka kapaciteten hos alla inblandade.
– Hultgren Laboratory och Odqvist Laboratory är båda viktiga infrastrukturer på KTH för materialkarakterisering och solidmekanik. Genom att kombinera våra kompetenser och samarbeta om ny utrustning så kan vi skapa excellenta förutsättningar för forskning inom MMD:s område.
Text: Alexandra von Kern