Leif Asp är årets William Chalmers-föreläsare

– Om man i stället använder ett och samma material, likt stammen på ett träd eller skelettet i våra kroppar, så skulle mycket lättare och slankare konstruktioner möjliggöras, säger Leif Asp, professor i Lätta kompositmaterial och strukturer, vid institutionen Industri- och materialvetenskap på Chalmers. Hans forskning fokuserar på multifunktionella kompositer.

– På Chalmers utvecklar vi just sådana material – ett kolfiberbaserat multifunktionellt kompositmaterial. Forskningen omfattar allt från grundläggande experimentella och teoretiska studier rörande syntes, karaktärisering av och prestanda hos multifunktionella material och strukturer. Föreläsningen kommer att visa hur kolfibern fungerar som elektrod, hur den styva och jonledande plastmatrisen fungerar, och hur man kan göra ett batteri av ett kompositlaminat – ett så kallat strukturellt batteri.

– Det är så mycket snack om batterier så att folk tror att det vi utvecklar är ett nytt batteri, men det är ett multifunktionellt material som också är ett batteri, och som har så mycket fler funktioner – precis som en schweizisk armékniv, poängterar Leif Asp.

William Chalmersföreläsningen är Chalmers finaste och en av de mest populära föreläsningarna. Årets hålls tisdagen den 5 november, på William Chalmers födelsedag. Målgrupperna är alumner, industrin, studenter, forskare, lärare och den intresserade allmänheten.

– Jag kommer att hålla föreläsningen på svenska och är väldigt glad för att mina föräldrar ska komma och lyssna. Det finns en del utmaningar som inte är så enkla inom fysiken och kemin – men jag hoppas att det kommer att bli ett seminarium som folk kan ta till sig, och jag kommer verkligen att anstränga mig för att göra föreläsningen tillgänglig för många, säger Leif Asp.

Utvecklingen av strukturella batterier bygger på tidigare forskning där man upptäckte att vissa typer av kolfiber, förutom att vara styva och starka, också visat sig ha god förmåga att lagra elektrisk energi kemiskt. Dessa upptäckter utsågs 2018, av ansedda Physics World, till ett av det årets tio största genombrott.

Leifs forskargrupp är världsledande inom forskningsområdet. Han är själv lite förvånad över att inte fler funderat på att använda även strukturen som ett batteri. Det första försöket gjordes redan 2004 vid Army Research Laboratory i USA, men de lyckades inte.
Tre år senare, 2007 lyckades Leif Asps forskargrupp som då var på Swerea SICOMP, som idag är en del av RISE, att göra ett fungerande strukturellt batteri. Det gav blodad tand. Flera projekt följde, bland annat i samarbete med Volvo Cars och Airbus.

Leif anslöt till Chalmers 2012. För tre år sedan demonstrerade Leifs forskargrupp i samarbete med KTH ett strukturellt batteri med anod utav kolfiber. Den multifunktionella prestandan hos det strukturella batteriet var 10 gånger högre än hos andra strukturella batterier vid den tidpunkten.

I september i år presenterade Leifs forskargrupp ett stort framsteg inom så kallad viktlös energilagring – ett helt kolfiberbaserat strukturellt batteri. Här är även katoden baserad på kolfibrer. Det gör att styvheten blir mycket högre än tidigare.
– Det är detta som varit vårt mål när det gäller den materialdesign vi ville ha. Det har tagit många år, och vi har presenterat flera resultat sedan 2007. Nu ska vi arbeta vidare med energitätheten, som nu är 30 Wh/kg, till det dubbla i materialet. Sedan ska vi fokusera på att få upp effekten. Den kommer att vara viktig för en bredare tillämpning, som till exempel att köra entertainment system, mm i flygplan. 

Innan Tesla slog igenom fanns en sportbil, Tesla Roadster. Leif visar en bild på bilen, batteriet, chassit och karossen. I fordonet fanns en batteripack som vägde 450 kilo – och då helt utan strukturell förmåga. 
– Det är ju en strukturell parasit. Vi måste ju ha extra material i karossen för att bära den lasten annars så håller det inte. Det ger inget strukturellt effektivitetsbidrag alls. Elektriskt är energibidraget 100 procent, men det är totalt 780 kilo i chassi och kaross i den här bilen som enbart har en strukturell förmåga men ingen elektrisk lagringsförmåga alls, säger han.

Får man i stället in strukturell förmåga i batteriet, eller energilagringsförmåga i karossen så kan man spara en hel del vikt. Det vinner man mycket på. Det minskar både vikten och energiförbrukningen.

Leif Asp har tidigare berättat att nästa generations strukturella batteri har mycket stor potential och att det vara fullt möjligt att inom några år kunna tillverka bärbara datorer, smarta telefoner eller elcyklar som väger hälften så mycket som idag, och är mycket mer kompakta. På längre sikt kan man definitivt tänka sig att elbilar, elflygplan och satelliter konstrueras och energiförsörjs av strukturella batterier. Men då krävs det att man kan ta ut mycket högre effekter ur det strukturella batteriet än vad vi kan göra idag.

– Men vi och KTH kan inte driva det här själva. Det som händer nu är att det är oerhört mycket forskning som kommer i den här riktningen. År 2016 så fanns det totalt omkring 100 publikationer i världen inom området strukturella energilagringsmaterial. Nu kommer 500 per år. Minst. Det finns grupper i Asien, Europa, Australien och USA. Överallt. Och det finns lite olika approach.

Tills slut, vad tror du kan locka folk till föreläsningen?
– Vår forskning har fått mycket uppmärksamhet, så det är ganska många som har en bild av hur det funkar via TV, radio och tidningar. Jag tror att titeln på min föreläsning ” Hur kan multifunktionella material möjliggöra viktlös energilagring?  kan locka många. Det vill man ha svar på.

Välkommen till föreläsningen

William Chalmersföreläsningen, 2024, hålls på svenska och äger rum den 5 november kl 18 – 19 i Runan, Chalmers Kårhus. 
Anmäl dig till föreläsningen senast den 3 november. 

Förfriskningar erbjuds innan föreläsningen från kl 17.15 i Volvo-foajén, utanför hörsalen Runan.

RELATERAT:

• William Chalmersföreläsningen
  Sedan 1991 arrangerar Chalmers den populärvetenskapliga  William Chalmersföreläsningen runt årsdagen av skolans start, den 5 november 1829. Med föreläsningen vill högskolan hedra minnet av William Chalmers, som var direktör i Ostindiska kompaniet. I sitt testamente år 1811 donerade han medel till en "industrie-skola", som har utvecklats till Chalmers tekniska högskola.
• Längre ner på sidan hittar du mer om multifunktionella material.
• Leif Asp, Chalmers research