Materialer

Forskningsfokus

Konstruksjonsmaterialer og overflater - produksjon, egenskaper og komponenter.

Med spesielt fokus på:

• Fundamental forståelse av materialers egenskaper på multi-skala nivå (fra nano til makro) – modellering og eksperimentelt.

• Anvendt nanoteknologi; utvikling av nye materialer og nanostrukturerte oveflater, så vel som metoder for multi-fysisk karakterisering av material egenskaper.

• Produksjon og testing av komponenter or løsninger; modellering og utnyttelse av material egenskaper i design, optimalisering av produksjonsmetoder og prosesser.

• Utvikling av smarte løsninger for Integrity Management; avansert tilstandskontroll kombinert med modellering

Kompetansegrupper

Aktiviteten innenfor Faggruppen Materialer er splittet i fem ulike kompetansegrupper:

• Kompositter og polymerer

• Korrosjon og korrosjonsbeskyttelse

• Brudd og utmatting

• Nanomekanisk modellering og testing

• Tribologi og overflateteknikk.

Kompositter og polymerer

Komposittmaterialer og polymermaterialer blir i stadig større grad anvendt, både generelt og i offshore-industrien spesielt. Vi fokuserer på langtidsegenskaper, skademekanismer, tilstandskontroll og ulike forbindelser mellom ulike materialer. Norges nærhet til havet og nasjonens store olje- og gassindustri har gjort det naturlig å fokusere på offshore-anvendelser for kompositter. Eksempler er fleksible rør, stigerør, forankringssystem, trykkbeholdere og maritime fartøyer. Materialer-gruppen er også aktiv innen fornybar energi og forsker på offshore-vind, trykkbeholdere for hydrogen og lettvekt-design av transportløsninger.

Vi fokuserer spesielt på:

• Praktiske beregningsmetoder for komposittlaminater og viklede produkter
• Forbindelser mellom ulike materialer: boltforbindelser og limte forbindelser
• Langtidsegenskaper av polymerer og kompositter i krevende miljø
• Materialer for isolasjon og oppdrift på dypt vann

Vi legger vekt på sammenhengen mellom numeriske beregninger (FEA) og eksperimentell testing. God kjennskap til FEA er en viktig faktor for jobbutsiktene til våre studenter. Våre forskningsresultater bidrar til utvikling av design-standarder, metoder for valg av materialer og innføring av nye komponenter.

Korrosjon, korrosjonsbeskyttelse og hydrogen sprøhet

På grunn av den norske maritime industrien og olje- og gassindustrien med krevende miljøer for materialer, har korrosjon og korrosjonsbeskyttelse vært viktige forskningsområder for gruppen i løpet av de siste 20 årene.

Vi fokuserer spesielt på:

• Korrosjonsegenskaper av korrosjonsbestandige legeringer i marine miljøer (vann og atmosfære), inkludert effekt av sveising/varmebehandling og utvikling av testmetoder
• Utvikling av testmetoder
• Utvikling/modifisering av belegg (organiske/metalliske) for atmosfæriske forhold og eksponering til væske og kvantifisering av egenskaper
• Utvikling av utstyr for tilstandskontroll
• Hydrogen-sprøhet av metaller og utvikling av testmetoder, kvantifisering av egenskaper og modellering

Forskningsgruppen vier spesiell oppmerksomhet til utvikling og anvendelse av moderne og nye teknikker for å oppnå en bedre forståelse av den underliggende mekanismen for korrosjon og hydrogensprøhet. Et medlem av forskningsgruppen utviklet elektro nano-mekanisk testing for å undersøke effekten av hydrogen på nanonivå i et metall. Denne metoden har fått internasjonal anerkjennelse og er hyppig brukt i dag.  Se også under Nanomekanisk modellering og testing

Bruddmekanikk og utmatting

Forskning på tretthet i materialer har fokusert på anvendelse av teoretiske og empiriske modeller for å vurdere tretthet i tekniske komponenter laget av stål, støpejern og aluminiumslegeringer. Hovedvekten av forskningen har ligget på påvirkning av materialfeil og veksten av (små) sprekker fra disse, samt sannsynlighetsmodeller for tretthetsvurderinger. Noen av forskningsresultatene har ført til etablering av nye selskaper.

Nanomekanisk modellering og testing

Vi har etablert et velutstyrt nanomekanisk laboratorium med ESEM, AFM, Nanoindenter og Picoindenter. Vi kan også teste nanoprøver i mikromaskin med FIB ved NTNU NanoLab.

Testene omfatter stål, jern og biologiske materialer for å undersøke de mekaniske egenskapene til et materiale ned på nanonivå. Testingen omfatter in-situ hydrogen-lading for å undersøke effekten av hydrogensprøhet . Vi utfører også atomistisk modellering i stor skala på NTNUs superdatamaskin "Vilje", og sammenligner resultatene fra modelleringen med resultatene fra den nanomekaniske testingen.

Tribologi og overflateteknikk

Forskning på tribologi og overflateteknikk fokuserer på ulike disipliner innenfor tribologi.

De tribologiske forskningstemaene fokuserer på følgende områder:

• Tribokorrosjon: slitasje-korrosjon og erosjon-korrosjon
• Tribologi-problemer knyttet til tørre og smurte systemer
• Fundamental nanotribologi
• In-situ tribologi
• Smøring

Hovedmålet med forskningen på overflateteknikk er å tilby løsninger til nedbrytning av materialer. På grunn av korrosjon, slitasje og utmattelse starter materialnedbryting normalt på overflaten. Med overflateteknikk er målet å øke levetiden på materialene. I tillegg tar man sikte på å legge til funksjonalitet for å kombinere fler-funksjonelle overflater. På dette feltet utvikler Materialer-gruppen kontinuerlig nye løsninger for slitasje og korrosjonsproblemer.  Noe av det molekylære dynamikk- og nanoarbeidet kan bli sett på som grunnleggende forskning. Men også her er hovedfokus å gi innspill til spørsmål knyttet til anvendte emner.