UU Innovation

Söker ny kunskap om hållbara ytor

2017-03-01

Professor Mats Boman forskar kring material för hållbara ytor tillsammans med industrin.

Ytan är viktig. Inte minst inom skärande bearbetning. Mats Boman, professor i oorganisk kemi på Ångströmlaboratoriet leder ett stort forskningsprojekt som fokuserar på framtidens superegenskaper för ytskikt på skär. I samarbete med KTH, Chalmers och Sandvik genom bolagen Sandvik Coromant och Seco Tools utvecklar han ny kunskap.

Mats Boman och hans samarbetspartners fick under 2016 drygt 30 miljoner kronor från Stiftelsen strategisk forskning (SSF) för projektet ”CVD 2.0 - En ny generation av hårda beläggningar.”  CVD står för Chemical Vapor Deposition. Det är en metod som i det här sammanhanget i korthet innebär att gasformiga ämnen – källmolekyler – i en särskild reaktor under tryck och värme omvandlas till skikt som fäster på skär av hårdmetall för industriellt bruk. Skikten är mycket tunna och gör att skären håller längre.

För Mats Boman är det naturligt att vara industriorienterad. Tanken är att projektet kan intressera också andra industriföretag än Sandvik, som SKF och ABB.

– Att jobba med en stor industri är jätteroligt eftersom de är intresserade av den vetenskapliga frågeställningen och det blir tillräcklig höjd på forskningen, säger han.

Sandvik är branschledande inom skärande bearbetning. Att delta i forskningsprojekt med akademin är ett sätt att hålla sig kvar på toppen. Ingenjör Axel Kinell är chef för CVD-utvecklingen på Sandvik Coromant sedan augusti 2016.

– Själva kan vi forska på och utveckla prestanda i våra produkter, men för att undersöka vad som kommer att bli framtidens stora teknologier behöver vi arbeta med universiteten.  Det här handlar om att utveckla innovationer och idéer som kan bli bra på många års skikt, säger Axel Kinell.

Med hjälp av UU Innovations Ångström Materials Academy samlades CVD-Sverige under en tvådagars workshop på Ångströmlaboratoriet redan 2015. Där såg ett nätverk av universitet som forskar om CVD dagens ljus och snart kunde Mats Boman inleda ett samarbete med Sandvik. Sandvik bekostade två CVD-reaktorer på institutionen och arbetet kom snabbt igång.

– Det var otroligt viktigt att den här nationella samlingen kom till stånd, att stödet från nätverket fanns och att vi redan påbörjat forskningen när vi gjorde vår ansökan, berättar Mats Boman. Han tillägger att projektet redan har mynnat ut i en patentansökan för ett material som än så länge är hemligt, utvecklat av doktorand Linus von Fieandt.

Ett skär belagt med ett modernt CVD-skikt har en livslängd som är hundratals gånger längre än skär utan skikt. CVD är alltså ett sätt att hushålla med resurser.

– Projektet bidrar även till att utbilda väldigt breda och kunniga doktorer på området. De deltar i hela processen, från arbetet med att ta fram källmolekyler till materialanalys. Många av dem kommer att arbeta inom industrin. Industrin bidrar också i undervisningen. Så sammantaget är det väldigt många som vinner på det här, säger Mats Boman.

Universiteten kompletterar varandra och är starka på olika delar i processen. Förenklat beskrivet gallras de experimentidéer som kommer fram i projektet på KTH. Professor Gunnar Westin på Institutionen för kemi vid Uppsala universitet gör de nya molekylerna som ska sönderdelas till nya hårda skikt. Därefter utförs de utvalda experimenten i CVD-reaktorerna hos Mats Boman eller hos Sandvik, för att slutligen utvärderas på Chalmers. Beroende på var i CVD-processen experimenten befinner sig rör sig doktoranderna mellan de olika universiteten och Sandvik.

Vad ska då forskarna göra de närmaste åren? En viktig del är att försöka förstå exakt hur skikten växer till på atomnivå. Det gör man i synkrotronlaboratorium där det går att studera atomers uppbyggnad och processer på mikroskopisk nivå.

– Vad händer med de första atomlagren? Om vi kan förstå det är förhoppningen att vi också kan påverka i den riktning vi vill, förklarar Mats Boman.

Text och foto: Lisa Thorsén