Fagområde
Fysik- og nanoteknologi
Forskningsprojekt
Energihøstning i skoene på gående personer
Populær beskrivelse af ph.d.-projekt
Elektrisk energi kan udvindes, når et trykdrevet flow driver en elektrolyt gennem en kanal med en passende overflade, for eksempel saltvand i silicium- eller glaskanaler. I kanaler, der er mere end 0,01 mm brede, er effektiviteten af konverteringen fra mekanisk til elektrisk energi højst 1%, hvilket er for lavt til praktiske anvendelser. Denne lave effektivitet skyldes størrelsen af det tynde (~ 10 nm) elektriske dobbeltlag i elektrolytten nær overfladen. Hovedparten af væsken er elektrisk neutral og bidrager ikke til genereringen af nyttig elektrisk effekt, men kun til varme gennem indre friktion (viskositet) i elektrolytten. Men ved at reducere bredden af kanalen til 50 til 200 nm opnås en væsentlig stigning i virkningsgraden, eftersom nu kun meget små eller ingen regioner i elektrolytten er elektrisk neutral. Foreløbige estimater viser, at der i graphene-behandlede nanokanaler kan opnås en tifold stigning i effektiviteten til omkring 30%, hvilket vil gøre det muligt at konvertere trykket ved fodsålerne på en gående 70 kg mand til en elektrisk effekt på 5 W. Målet med projektet er at fremstille en prototype af en sådan in-shoe-power-generator, der bygger på den grundlæggende indsigt opnået i løbet af projektet.
Hvilke perspektiver ser du for dit forskningsfelt?
Mikrofluidik og lab-on-a-chip er forholdsvise nye forskningsfelter med store perspektiver især indenfor miniaturisering af konventionel medikoteknologi. Teknologien udmønter sig i mobile point-of-care-produkter, der er billige og masseproducerbare. Eksempelvis vil analyse og behandling af kritiske sygdomme kunne blive mere tilgængeligt, især i fattige egne af verden. Et håb er derfor, at forskningen vil forbedre det generelle sundhedsbillede på jorden drastisk.
Hvad skal dit rejsestipendium bruges til?
Projektet bygger på tæt samarbejde med eksperimentelle samarbejdspartnere i “Nanolab” på UC Santa Barbara, og rejsestipendiet skal bruges til at sikre, at der er et intimt parløb mellem teori og eksperimenter. Igennem ph.d.-forløbet vil der derfor være brug for flere besøg af kortere og længere varighed for at få de bedst mulige betingelser for samarbejdet.
Hvorfor har du valgt at rejse til netop det forskningsmiljø?
UC Santa Barbara er et topuniversitet og var inden for ingeniørvidenskaberne nummer fem i verden i 2008 ifølge Times Higher Education. Alene inden for mit projektets område, “electrokinetics”, findes flere af de allerdygtigste og toneangivende forskere på ingeniørfakultetet. Ydermere findes både vores primære og flere sekundære samarbejdspartnere på UC Santa Barbara, og jeg har i flere omgange været på forskningsbesøg hos disse, eksempelvis 2½ måned under mit masterprojekt.
Hvor længe skal du være væk?
4½ måned i 2010 og en periode af tilsvarende længde i 2011.
Hvad forventer du at få ud af opholdet?
Udover at opholdene gerne skulle føre til et intenst samarbejde på mit projekt, håber jeg også på at kunne udbygge mit netværk og om muligt udbygge samarbejdet.
Hvordan opstod din interesse for netop dette forskningsfelt?
Jeg har altid været fascineret af fysik og sigtede i begyndelsen af min uddannelse mod det kvantemekaniske område. Min interesse for mikrofluidik opstod i starten af min masteruddannelse, hvor jeg fulgte et kursus af min vejleder professor Henrik Bruus. Han formidlede emnet på en kompetent og inspirerende måde, og jeg var helt solgt. Interessen voksede siden mere og mere i forbindelse med, at jeg blev involveret i professor Bruus' forskningsgruppe.
Lidt om mennesket bag forskeren
Jeg kan godt lide at holde mig selv fysisk aktiv og sund. I en periode løb jeg meget, hvilket resulterede i deltagelse i to omgange i Københavns maraton. Kroppen er åndens bolig, og alene af den grund er det vigtigt at holde sig i form. I snart to år har jeg været medlem af Toastmasters International, som er en international forening med fokus på at forbedre medlemmernes tale-, præsentations- og lederevner. Herigennem har jeg oplevet store fremskridt i min personlige udvikling og fået redskaber, som jeg bruger i mit virke som forsker. Jeg er gift med en pige fra Ecuador, som jeg rent faktisk mødte, da jeg under min masteruddannelse var på et udvekslingsophold i USA. Dette har også givet anledning til, at jeg lærer spansk sprog på Studieskolen i min fritid. Min hustru vil rejse med mig på mine lange ophold af tre måneders varighed, men ikke på de kortere ophold. Det bliver svært at være adskilt, men dagens kommunikationsmuligheder hjælper på det, da vi vil videokonferere.
Fødested, gymnasium og bopælskommune
Født i Roskilde, student fra Roskilde Katedralskole og bopæl i Københavns Kommune.
Ph.d.-projektets titel
Theory of electrokinetic power generation in nanochannels.
Kontaktoplysninger
Mathias Bækbo Andersen. Telefon: 4525 5742 (arbejde), 2084 7740 (mobil), e-mail: mathias.andersen@nanotech.dtu.dk
Forskningsinstitution
Danmarks Tekniske Universitet, DTU Nanotech