Materiaalonderzoek in beweging (1)8200976Materiaal-onderzoek inbeweging (1)In de periode 1995-1997 is in Cement een artikelenserieverschenen onder de titel ?Het grijze gebied van het jongebeton?. Deze serie was een momentopname die liet zienwaartoe men op dat moment in staat was. Ook werden erdoorkijkjes gemaakt naar de toekomst. Wij zijn nu bijna 15 jaarverder en maken deel uit van de toen geschetste toekomst. Vijf-tien jaar is dan wel geen lange periode, maar wel lang genoegom een tussenbalans op te maken en opnieuw een voorspellingte doen voor de komende 10 ? 15 jaar.Drijvende krachten en verschuivenderandvoorwaardenIn de tijd dat de serie ?Het grijze gebied van het jonge beton?verscheen, begon het toepassen van verhardingbeheersystemenbij de bouw van grote kunstwerken steeds normaler te worden.Het was ook de tijd dat aan een aantal universiteiten numeriekemateriaalmodellen werden ontwikkeld waarmee men in staatbleek het verhardingsproces van beton te beschrijven op micro-niveau. Het bleek mogelijk om, uitgaande van de korrelverdelingvan het cement, een virtuele microstructuur te simuleren. Tweetypen model worden beschreven. In de eerste plaats het modelMateriaalonderzoek in beweging (1) 82009 77ontwikkeld door NIST, het zogenoemde pixelmodel. Het anderetype model ging uit van langzaam groeiende deeltjes (cement-korrels), die bij voortgaande hydratatie een microstructuuropbouwden. Het aan de TU Delft ontwikkelde HYMOSTRUCmodel was daar een voorbeeld van. Die virtuele microstructuurkon vervolgens worden gebruikt voor het beschrijven van deontwikkeling van de materiaaleigenschappen, zoals sterkte, stijf-heid, chemische krimp en autogene krimp. De simulaties lever-den ook een onderbouwing aan modellen waarmee de ontwikke-ling van de materiaaleigenschappen wordt gekoppeld aan deontwikkeling van de hydratatiegraad.1prof.dr.ir. Klaas van BreugelTU Delft, fac. CiTG1 Appartementencomplex inMontreal van Moshe SafdieDit is het eerste inleidende deel vaneen serie over materiaalontwikkelin-gen vanuit de sectie Materialen enMilieu bij de TU Delft, faculteit CiTG.Later komen onder meer de volgendethema's aan bod:? Numerieke simulaties van virtuelemicrostructuur? Simulatie van (micro)scheurvor-ming met het Delft Lattice Model? Vorst-dooi schade? Chlorideindringing en levensduur-voorspelling? Kathodische bescherming? Zelf herstellend beton? Ecologische footprint? Multiscale modellen? NanotechnologieMateriaalonderzoek in beweging (1)82009782 Microstructuur van cementsteen (>1 jaar oud) (met dank aandr. O. Copuroglu, Microlab, TU Delft)a: Calciumhydroxide kristallen en calciumcarbonaat (wit),b: Calciumhydroxide kristallen en ASR-rosettes3 Kubuswoningen in Rotterdamstiller en lichter gebeuren. De ontwikkeling van zelfverdich-tend beton is te zien als een antwoord op deze strakkereregelgeving. Ook de wens, of eis, duurzamer te bouwen legtnieuwe randvoorwaarden op aan het gebruik van bouwmate-rialen. In dit verband wordt steeds vaker en indringendergewezen op de noodzaak de bouwgerelateerde CO2-emissiete reduceren. Beton als bouwmateriaal staat daarbij vaak opde zwarte lijst. De productie van portlandcement zou goedzijn voor 5% tot 10% van de mondiale CO2-uitstoot. Hoe dewereld er uit zou zien als we voor het bouwen geen betonmeer zouden gebruiken, daarover hoort men niet veel. Datontslaat ons er niet van serieus te kijken naar mogelijkhedenom zo schoon mogelijk te bouwen. Berichten dat er cementuit zeewater kan worden gemaakt mogen dan, terecht, welmet scepsis worden benaderd, maar tegelijkertijd is zeker datechte doorbraken op technisch en technologisch gebiedmeestal uit onverwachte hoek komen. Voorbeelden vanonorthodoxe, maar kansrijke ontwikkelingen dienen zichmomenteel aan op het grensvlak van de klassieke materiaal-kunde en de biologie. Hierbij kunnen we denken aanbiogrout [3] en zelfherstellend beton, waarbij bacteri?n hetzelfherstel voor hun rekening nemen [4].Multiscale modellerenIn het voorgaande is de term ?multiscale modelleren? gevallen.Een eerste reflex is misschien dat we dit zien als een bezigheidvan onderzoekers, maar waar de doorsnee constructeur geenboodschap aan heeft. Het is echter de vraag of dit zo is. Eenvoorbeeld laat zien dat een constructeur bij zijn of haar dage-lijkse ontwerpactiviteiten zonder moeite verbanden weet teleggen tussen lengteschalen van 10-4m tot 102m. Men denkebijvoorbeeld aan de uitwijkingen van een 100 m hoog gebouw.Die uitwijkingen zijn afhankelijk van de stijfheid van de beton-nen draagconstructie. De stijfheid daarvan is afhankelijk vande scheurwijdten die in individuele betonelementen voorko-men en tot op tienden van een millimeter worden berekend.Zonder dat we ons dat voortdurend bewust zijn worden zoverbanden gelegd over lengteschalen die zes ordes van grootteuit elkaar liggen, namelijk van 10-4m tot 102m. Wij staan daarzelden bij stil, maar in feite is dit een formidabele prestatie. Nuis het zeker niet zo dat het voor een constructeur gemakkelijk isaan te geven hoe de rekken en verplaatsingen in een individu-ele scheur de uitwijking van een 100 m hoog gebouw be?nvloe-den. Door gebruik te maken van ontwerpregels, voorschriftenen/of niet-lineaire computerberekeningen wordt die relatietoch impliciet gelegd.De toen beschreven ontwikkelingen hebben zich de afgelo-pen 15 jaar sterk doorgezet. Een belangrijke drijvende krachtwas de beschikbaarheid van steeds snellere computers. Alvele jaren neemt de rekensnelheid van computers elk jaarmet een factor 1,5 ? 2 toe [2]. Microstructuurberekeningenmet het simulatieprogramma HYMOSTRUC, die in hetbegin van de jaren ?90 15 minuten duurden op een voor dietijd krachtige pc, worden nu binnen 1 ? 2 seconden verricht.Door deze toegenomen rekensnelheid worden onderzoekersvoortdurend uitgedaagd dieper de materie in te duiken enmateriaalmodellen te ontwikkelen waarmee wordt afgedaaldvan het microniveau naar het nanoniveau. Om resultaten vanonderzoek op nanoniveau rechtstreeks terug te leiden naarhet macroniveau lukt meestal niet. De weg terug loopt viahet micro- en mesoniveau, een weg die we tegenwoordigaanduiden met `multiscale' modelleren.Niet alleen snellere computers, maar ook veranderende rand-voorwaarden voor het bouwen hebben grote invloed gehadop de richting waarin het materiaalonderzoek zich is gaanbewegen. De arbo-wetgeving is aangescherpt. Bouwen moet2a2bMateriaalonderzoek in beweging (1) 82009 79Als wij onderkennen dat constructeurs probleemloos hun spelspelen over een lengteschaal die loopt van 10-4m tot 102m, endaarmee tot alleszins praktische oplossingen in staat zijn, danmag er eigenlijk geen barri?re meer bestaan voor een excursiein het gebied dat zich uitstrekt tot zes lengteschalen beneden de10-4m. Dat brengt ons dan bij een lengteschaal van 10-10m,oftewel 1 ?ngstrom. Om de gedachten te bepalen: een water-molecuul heeft een diamater van 3 ?ngstrom; dat is 0,3 nano-meter (nm). Silicafumekorrels hebben een afmeting van circa0,1 ?m; dat is 100 nm. Karakteristieke afmetingen voor hydra-tatieproducten liggen tussen de 10 nm en 10 000 nm (fig. 2).Dit zijn allemaal afmetingen tussen 10-10en 10-4m. De uitda-ging is nu om ook in het gebied van het kleine ontwerpen tebedenken, waarbij het gedrag van een materiaal kan wordenvoorspeld en gemodificeerd als functie van elementaire proces-sen en mechanismen op nanoniveau of nog lager.Nanotechologie in constructiesNanotechnologie is een van de toverwoorden van de laatstetien jaar. Al lijkt het er op dat inmiddels al wel wat van debetoverende werking verloren is gegaan, de technologie alszodanig heeft zich stevig gevestigd op tal van terreinen. Ookbij het onderzoek naar cementgebonden materialen is nano-technologie in beeld gekomen. Tabel 1 laat wel zien dat hetbelang van nanotechnologie in de bouw verhoudingsgewijszeer beperkt is. Zeker als men bedenkt dat beton het quavolume meest toegepaste industri?le bouwmateriaal is, zou jemogen verwachten dat de belangstelling vanuit de nano-hoekwat groter zou zijn. Omgekeerd zou je ook kunnen conclude-ren dat de betonwereld hier misschien een belangrijkeontwikkeling laat liggen. Of is het eenvoudigweg zo dat betonen nanotechnologie twee niet te combineren werelden zijn?Voor een antwoord op deze laatste vraag is het de moeitewaard te vernemen wat Ratner c.s. [2] in zijn boek `Nanotech-nology ? A gentle introduction to the Next Big Idea' zegt overde toekomst van de nanotechnologie. Ratner ziet duidelijkkansen voor de nanotechnologie voor het ontwikkelen enmodificeren van hoogwaardige heterogene materialen. Nu isbeton op elke lengteschaal waarop wij het kennen een zeerheterogeen materiaal. Het is daarom interessant bij Ratner telezen hoe hij beton ter sprake brengt. Hij doet dat als hij gaatuitleggen hoe koolstof nanobuisjes kunnen bijdragen aan desterkte van een materiaal. Hij schrijft dan het volgende.38200980 Materiaalonderzoek in beweging (1)ken? moet worden vervangen door het ?concept schudden?.Maar al snel zal blijken dat schudden niet de juiste methode isom het achtergebleven water in twee gelijke delen te verdelen.Dit voorbeeld, ontleent aan het boek ?De bouwstenen van deschepping? van de Nederlandse Nobelprijswinnaar `t Hooft [5],laat zien hoe voortgaande miniaturisering ons confronteert metde grenzen van een bepaalde techniek (delen door schenken).Was aanvankelijk de zwaartekracht voldoende om de vloeistof-hoeveelheid op te delen in kleinere hoeveelheden, bij zeerkleine hoeveelheden blijken andere krachten de zwaartekrachtte domineren. In dit geval is het de oppervlaktespanning diewaterdruppels aan de glaswand gevangen houdt. Wij zien hierdat afdalen naar het kleine meer is dan extrapoleren vanuitmacroniveau. In de nanowereld zijn andere fenomenen domi-nant en zijn andere technieken en technologie?n nodig om opdat niveau onderzoek te doen. Anders gezegd, onderzoek doenover de grenzen van schaalniveaus impliceert ook het over-schrijden van grenzen tussen disciplines. Multiscale onderzoekleidt onvermijdelijk tot multidisciplinair onderzoek. Dat maakthet uitvoeren van onderzoek gecompliceerder, maar het biedtook geheel nieuwe kansen.Architectuur van modellenHet hard worden van beton is een chemisch-fysisch proces,waarbij het gaat om processen die zich op atomair en molecu-lair niveau afspelen. In feite zijn atomen en moleculen deelementaire bouwstenen van reactieproducten als ettringiet,calciumhydroxide en calciumsilicaathydraten. De vorm van dereactieproducten is zeer verschillend en de afmetingen vari?renvan enkele tot honderden nanometers. De nanotechnologie isde technologie die, eenvoudig gezegd, studie maakt van funda-mentele principes, deeltjes of structuren met tenminste eendimensie met een orde van grootte van 1 tot 100 nanometer.Daarmee vallen reactieproducten qua grootte in de categorievan deeltjes waarmee de nanotechnologie zich bezighoudt.Manipulaties van de microstructuur van cementsteen kunnendan ook zonder meer als nanotechnologie worden geken-schetst. Een hamvraag is daarbij wat het karakter van deze deel-tjes is en hoe deze deeltjes onderling met elkaar verbonden zijn[2]. Hoe elementaire bouwstenen met elkaar verbonden zijn isniet alleen een vraag voor de nanotechnoloog, maar net zogoed voor de betonconstructeur en een architect. De schaalni-veaus zijn dan weliswaar totaal verschillend, maar in zekere zingaat het om vergelijkbare opgaven. Behalve dat het gaat om deverbinding tussen elementaire bouwstenen, gaat het ook om deonderlinge groepering van deze bouwstenen. Valt daar iets aante sturen door de mens, of is die onderlinge groepering volledigbepaald door natuurwetten? Dit zijn vragen waarmee demodelleur wordt geconfronteerd en die hij beantwoord moetzien te krijgen of waarvoor hij iets moet aannemen. Dit geldt`A very simple class of heterogeneous nanostructures includes rein-forced structural materials. Think of reinforced concrete, which isjust ordinary concrete poured over a framework of metal rods calledrebar. If the concrete is replaced by a plastic and the rebar isreplaced by strong, firm, rigid nanotubes, the result is a nanostruc-tured composite material with great fracture strength. These aresmart materials, in that they are structurally designed for a particu-lar application, and it is certain that nanotechnology will produce ahost of them with unprecedented strength and versatility'.Dat gewapend beton hier als voorbeeld wordt aangehaald omtoepassingen van de nanotechnologie te illustreren en enpassant als `smart material' wordt neergezet, dat zouden wij zelfniet snel hebben bedacht. Waarschijnlijk niet omdat construe-ren in gewapend beton een technologie is die in de betonwereldal meer dan 150 jaar wordt toegepast!Meer dan miniaturiserenNu houdt nanotechnologie natuurlijk meer in dan het verster-ken van een materiaal door daaraan koolstofbuisjes toe tevoegen. Toch brengt Ratner ons hier wel op een idee, namelijkom de mogelijkheid te onderzoeken een taai beton te ontwik-kelen. Immers, als het op macroniveau mogelijk is met hetbrosse beton wolkenkrabbers te bouwen door het beton tecombineren met het taaie staal, zou het dan ook niet mogelijkzijn een brosse cementsteen op nanoniveau zo te modificerendat er een taai materiaal ontstaat? Wie in dit soort ontwikkelinggelooft doet er wel goed aan zich te realiseren dat nanotechno-logie meer is dan het miniaturiseren van bestaande technieken.Anders gezegd, nanotechnologie is niet `just small', maar `aspecial kind of small' [2]. We kunnen ons dat het beste voor-stellen aan de hand van het volgende gedachte-experiment [9].Stel je hebt een glas water en deelt de inhoud in twee?n doorhet glas leeg te schenken in twee lege glazen. De inhoud laatzich door schenken eenvoudig opdelen in twee gelijke delen. Deinhoud van elk van de twee glazen wordt daarna weer gehal-veerd door uitschenken van de inhoud in weer twee legeglazen. Men kan dit experiment vele malen herhalen, totdatblijkt dat de inhoud van de glazen zich niet meer door eenvou-dig schenken laat opdelen in twee gelijke delen. Waterdruppelsblijven kleven aan de wand van het glas. Het ?concept schen-trefwoord resultatenaantal %nanotechnologynanotechnology, concretenanotechnology, concrete, construction industrynanotechnology, concrete, construction industry,execution7 590 000390 00047 1009 300100,0000,0510,0060,001Tabel 1 Google-resultaten voor nanotechnologie en beton82009 814 Wotruba-kerk in Wenenteiten gaat het om het spelen, of bouwen, met elementairebouwstenen, rekening houdend met de eigenschappen van diebouwstenen. Voor een architect kunnen de elementaire bouw-stenen van zijn ontwerp bestaan uit complete woningen, die hijop artistieke wijze groepeert (foto 1 en 3). Voor de onderlingeverbinding tussen zijn bouwstenen zal bij een beroep doen optechnische kennis en kunde van hemzelf of van een construc-teur. De constructief ontwerper bedenkt modellen voor deafdracht van krachten en ontwerpt verbindingen tussen kolom-men, vloeren en balken, die samen de draagconstructie vormen(foto 4). Zoals eerder aangegeven overbruggen de architect enconstructeur samen bij deze ontwerpactiviteiten ongeveer zesordes van grootte, van 10-4m tot 102m. Wanneer materiaal-kundigen materiaalmodellen ontwerpen spelen zij in feiteeenzelfde spel als de architect en de constructeur. Zij gebruikenander gereedschap, afgestemd op de karakteristieke eigen-schappen van de elementaire deeltjes die zij tot een gewenstestructuur willen samenvoegen. Figuur 5 toont het resultaat vaneen numerieke simulatie van een calciumsilicaathydraat. Deinput voor een dergelijke berekening bestaat uit de atomaireeigenschappen van water, calcium en silicium. Het gesimu-leerde hydraat toont een gelaagdheid die ooit door onderzoe-kers werd verondersteld, maar destijds zichtbaar noch recht-streeks valideerbaar was. Tegenwoordig kunnen van dezezowel voor het groeperen en verbinden van elementaire bouw-stenen binnen een niveau van waarneming als voor het koppe-len van het ene schaalniveau aan het andere. Dit bouwen vanmodellen, uitgaande van op een bepaald schaalniveau gedefini-eerde elementaire deeltjes, of elementaire bouwstenen, vereistarchitectuur. Architectuur in de oorspronkelijke zin van hetwoord. Voor een goed bruikbare definitie van architectuur kanmen terecht bij de wikipedia. Daar lezen we dat `architectuur dekunst ?n wetenschap is van het ontwerpen van de gebouwdeomgeving; inclusief steden, gebouwen, interieurs, landschap-pen, meubelen, objecten enzovoort'. Het oudste overgeleverdewerk over het onderwerp `Over architectuur' is afkomstig vanVitruvius [6]. Volgens deze bouwmeester uit de eerste eeuw naChristus, `steunt de architectuur op drie principes: schoonheid,stevigheid en bruikbaarheid. Architectuur kan wordenomschreven als de balans tussen deze drie elementen, waarbijniet een de anderen overheerst'. In de Engelstalige versie van dewikipedia wordt de definitie van architectuur verder verruimden behelst het alle ontwerpactiviteiten, ongeacht de schaal vanwaarneming. Oorspronkelijk omvat architectuur dus zowelkunst als wetenschap. Het eerste wijst op het persoonlijke encreatieve element, het tweede op de confrontatie met natuur-wetten. Deze combi geldt principieel voor zowel de architect,de constructeur als de materiaalkundige. In alle ontwerpactivi-4Materiaalonderzoek in beweging (1)8200982wel eens meer te maken kunnen hebben met onvoldoende onder-kennen, of benoemen, van het grote aandeel ontwerpactiviteitdat inherent is aan wetenschappelijk onderzoek. Dit lijkt mij zekerhet geval bij het zogenoemde technisch-wetenschappelijk onder-zoek, waarbij het onderzoek niet alleen is gericht op het uiteenra-felen en verklaren van fenomenen, maar ook altijd een spits heeftnaar ontwerpen en maken, ongeacht het schaalniveau. Tegen deachtergrond van de eerder gegeven definitie van architectuur zoumen ontwerpen ook wel de `kunst van het maken' kunnennoemen, ongeacht de schaal van waarneming. Deze kunst moetniet worden gezien als de onwetenschappelijke component vanhet maakproces, maar als de ruimte die aan mensen wordt gelatenom op creatieve wijze inhoud te geven aan hun verantwoordelijk-heid . Die verantwoordelijkheid omvat tenminste de drie elemen-ten die Vitruvius ooit definieerde. Het ontwerp moet/magschoonheid bezitten (de architect), moet/mag voldoende sterk enstijf zijn (de constructeur) en moet/mag gericht zijn op bruik-baarheid (inclusief aandacht voor het milieu).Distance to marketIn het voorgaande is een excursie gemaakt naar het front vanfundamenteel materiaalkundig onderzoek. Ofschoon fundamen-teel niet synoniem is met klein, is er een onmiskenbare tendensom in het onderzoek af te dalen naar lagere schaalniveaus.Daarbij valt op dat dit fundamentele materiaalonderzoek, metname als het gaat om het ontwerpproces van nieuwe materialen,in feite veel gelijkenis vertoont met het ontwerpproces vanbouwwerken. In beide gevallen is sprake van architectuur, vankunst en wetenschap, ook al liggen de lengteschalen die voorbepaalde onderzoekactiviteiten karakteristiek zijn soms ver uitelkaar. Die gelijkenis in methodologie bij het uitvoeren vanontwerpactiviteiten op verschillende niveaus heft nog niet despanning op die er bestaat tussen de vraag uit de praktijk naarhet resultaat van wetenschappelijk onderzoek en de snelheidwaarmee dat resultaat beschikbaar komt. Anders gezegd, naar-mate het onderzoek fundamenteler wordt, en daarbij afdaalt naarsteeds kleinere schaalniveaus, wordt de afstand tot de marktgroter. Figuur 6 illustreert deze situatie nog eens. De vragen diein het verleden door de industrie aan een materiaalkundige oftechnoloog werden gesteld, konden vrij snel worden beant-woord. Door de jaren heen zijn de meest gestelde vragen ook welgepasseerd. De antwoorden op die vragen zijn als uitgekristal-liseerde kennis terecht gekomen in boeken, protocollen encursusmateriaal. We kunnen dan ook wel stellen dat wat datbetreft het laaghangende fruit inmiddels is geplukt. De vragendie nu worden gesteld gaan qua complexiteit meestal een steekdieper. Ze kunnen niet meer op macroniveau worden afgehan-deld, maar vereisen behandeling op mesoniveau. Bij bestuderingop mesoniveau kan blijken dat kennis van het microniveaunoodzakelijk is. Vervolgens is het niet ondenkbaar dat naderenumeriek samengestelde reactieproducten ook voorspellingenworden gedaan van de mechanische eigenschappen. De resulta-ten van die berekeningen liggen verrassend dicht bij experi-menteel verkregen resultaten [7]. Dat wijst op z'n minst op eenzekere betrouwbaarheid van deze modellen en het vormt eenstevig perspectief voor verder onderzoek. Dat voor het simule-ren van een paar picoseconden van het verhardingsproces vancementsteen vele uren rekentijd nodig zijn is natuurlijk geengeringe bijkomstigheid. Maar dat laat onverlet dat er in de afge-lopen jaren grote stappen zijn gezet op weg naar het virtueelconstrueren van de bouwstenen waaruit cementsteen is opge-bouwd. Als we die bouwstenen eenmaal hebben, dan zijn wenog niet waar we willen zijn. De virtuele bouwstenen moetennog worden samengevoegd tot een realistische microstructuuren op een of andere manier aan elkaar worden verbonden. Datvereist architectuur en kennis van de eigenschappen van devirtuele bouwstenen. Deze architectuur veronderstelt creativi-teit en grote materiekennis op nano- en microniveau.Ontwerpen: Kunst van wetenschap?Als we de overeenkomsten tussen ontwerpactiviteiten op nano-en microniveau met die op macroniveau eenmaal op het spoorzijn, dan blijken deze veel groter dan de soms heftige discussiestussen ?ontwerpers? en ?wetenschappers? doen vermoeden. Hetontwerpen van een materiaal kent vrijwel alle fasen waar ook deontwerper van een groot bouwcomplex doorheen moet. Dat hetdebat over de vraag of ontwerpactiviteiten wel kunnen wordengekwalificeerd als wetenschapsbeoefening zo stug verloopt zou5b5aMateriaalonderzoek in beweging (1) 82009 835 Structuur calciumsilicaathydraat (CSH) (a) en resultaat numerie-ke simulatie (Pellenq, 2009) (b)6 Toename`distance to market'als gevolg van voortgaandefundamentalisering van onderzoek (multiscale onderzoek)arbeid de vruchtbaarheid van de bodem hadden verhoogd.Dijksterhuis ziet in dit verhaal een zuivere parallel met deontwikkelingsgeschiedenis van de chemie. Die begon met deillusie van de alchemisten goud te kunnen bereiden uit stoffendie ze aantroffen in de natuur. Gedreven door deze illusieonderwierpen de alchemisten tal van stoffen aan allerlei chemi-sche en fysische bewerkingen en verwierven daarmee eenkennis en ervaring die ten slotte uitgroeide tot iets dat kost-baarder bleek dan het goud waarnaar men zocht: de modernechemie! De manier waarop Dijksterhuis ons naar de geschiede-nis laat kijken kan van veel nut zijn bij het zoeken naar eenantwoord op de vraag waar het in het universitaire onderzoekom te doen moet zijn. In de eerste plaats zien we dat er ietsmoet zijn dat mensen in beweging zet. Er moet een doel zijnom voor te gaan. Voor een schat of voor goud! Verder suggere-ren Dijksterhuis' voorbeelden dat wie ergens voor gaat, dat magdoen in de verwachting een product te verkrijgen waarvan dewaarde het nagestreefde doel misschien wel zal overtreffen.Zonder doelen geen elan. Het goud waar onderzoekers vandaagvoor gaan is, bijvoorbeeld, een CO2-neutrale bouwindustrie.Realistisch? Een fundamenteel, multiscale en multidisciplinaironderzoek naar zo'n bouwindustrie zou wel eens onverwachteinzichten aan het licht kunnen brengen waarbij de samenlevingminstens zo veel baat heeft als bij een CO2-neutrale bouwin-dustrie. bestudering op nanoniveau zeer gewenst is. Nu de mogelijkhe-den om zo ver af te dalen er zijn, zal daarvan ook gebruikworden gemaakt. Zoals figuur 6 illustreert is bij dat al de afstandtot de klant aanzienlijk toegenomen. De kans is re?el dat de klantdit traject te lang vindt duren en afhaakt en alternatieven zoekt.Die zoektocht is niet bij voorbaat kansloos, maar heeft wel hetgevaar in zich dat dan het fundamentele onderzoek stagneertdoor het opdrogen van middelen.Het is daarom belangrijk dat de vragensteller (bouwindustrie)nauw betrokken blijft bij de ontwikkelingen in het onderzoek.Ook bij die ontwikkelingen, waarvan redelijkerwijs niet kanworden verwacht dat er morgen al resultaten zullen zijn. Voorde onderzoekers ligt hier de uitdaging en verantwoordelijkheidom door het regelmatig geven van goede informatie duidelijk temaken wat de noodzakelijke looptijd van individuele onder-zoektrajecten is. Dat de lengte van die trajecten afhankelijk isvan de complexiteit van de vraag ligt voor de hand. Toen enkelejaren geleden aan de TU Delft een NWO-onderzoekpro-gramma werd gestart naar zelfherstellende materialen was deveronderstelling dat het ontwikkelen van een geheel nieuwmateriaalconcept tussen de tien en twintig jaar zou vergen. Hetprogramma loopt nu vier jaar en voor een aantal materiaalge-bieden zijn er inmiddels veelbelovende resultaten geboekt. Involgende artikelen zal over een aantal kansrijke onderzoekennader worden gerapporteerd.Universitair onderzoekIn zijn magistrale boek `De mechanisering van het wereldbeeld'beschrijft Dijksterhuis [8] hoe een oude, stervende man zijnzonen bij zich roept en hen meedeelt dat er in zijn wijngaardeen schat verborgen ligt. De man sterft en de zonen beginnende wijngaard om te spitten. De schat werd niet gevonden, maarwel werden deze zonen indirect verrijkt doordat ze door hun REFERENTIES1 Breugel, K. van, e.a., Het grijze gebied van het jonge beton. Zes artike-len over de stand van de techniek en de technologie. Cement 1995-1996.2 Ratner, M., Ratner, D., Nanotechnology ? A gentle introduction to thenext big idea. Printice Hall, 2002.3 Paassen, L. van, Biogrout ? Ground improvement by microbiallyinduced carbonate precipitation. PhD, TU Delft, 2009.4 Jonkers, H., Self healing concrete: A biological approach. In: SelfHealing Materials ? An alternative approach to 10 centuries of materi-als science. Ed. S. van der Zwaag, Springer, 2007.5 `t Hoofd, G., De bouwstenen van de schepping ? Een onderzoek naarhet allerkleinste. Prometheus, 1999.6 Peters, T., Vitruvius, Handboek Bouwkunde. Athenaeum ? Polak & VanGennip, 1999.7 Manzano, H., Atomistic simulation studies of the cement pastecomponents. PhD, Bilbao 2009.8 Dijksterhuis, E.J., De mechanisering van het wereldbeeld. MeulenhoffCodex, 1950.9 Breugel, K. van, Multi-scale modelling: The vehicle for progress infundamental and practice-oriented research. Proc. Sec. Int. Conf. onNanotechnology in Construction, Bilbao, 2005.6