Rwy'n ddarlithydd yn Adran Gemeg Prifysgol Abertawe ac yn gyswllt ymchwil yn Sefydliad Technoleg Massachusetts (MIT). Rwy'n arwain y labordy ar gyfer nanoddeunyddiau sy’n seiliedig ar natur yn y Brifysgol.
u byd natur a’r deunyddiau a’r atebion technolegol sy’n deillio ohono yn destun diddordeb i mi erioed. Felly, dechreuais i astudio deunyddiau sy’n seiliedig ar natur, sef deunyddiau sy’n dynwared natur.
Mae gallu natur i greu deunyddiau amlswyddogaethol a all gyflawni pethau eithriadol yn hynod ddifyr. Rwyf wedi astudio nodweddion allweddol sawl deunydd naturiol ac rwy’n canolbwyntio ar ddylunio deunyddiau sy’n gallu eu dynwared, yn ogystal ag ymdrin â heriau byd-eang i ddatblygu cynaliadwy.
Gwnes i dreulio chwe blynedd yn MIT, gan ymchwilio i’r broses o fodelu deunyddiau sy’n seiliedig ar natur ar raddfeydd gwahanol, yn ogystal â datblygu deunyddiau o wastraff biomas. Bues i’n gweithio ar brosiectau gyda NASA, NSF a’r Adran Amddiffyn. Roedd rhai o’r deunyddiau y gwnaethom eu hastudio yn cynnwys edeifion cregyn gleision ar gyfer datblygu gludyddion hynod gryf sy’n seiliedig ar gregyn gleision; sidan corynnod a phryfed sidan er mwyn deall ffynhonnell ei gryfder a’i hyblygrwydd, ac i ddatblygu pilenni sidan sy’n seiliedig ar natur sy’n gryf, yn hyblyg ac yn ysgafn; nacr cregyn môr er mwyn dylunio cyfansoddion graphene â gallu mecanyddol rhagorol; croen ystifflogod er mwyn deall y lliw strwythurol a phigmentol sy’n arwain at guddliw; a genau mwydyn môr (Nereis Virens) er mwyn dylunio deunyddiau amgylcheddol ymatebol sy’n seiliedig ar natur ar gyfer roboteg feddal. Gwnaethom hefyd ddefnyddio cregyn berdys i gynhyrchu electrodau ar gyfer batris llif rhydocs.
Roeddwn am ddychwelyd i Ewrop i ddechrau fy labordy ymchwil fy hun, a chlywais i am swydd wag yn Adran Gemeg Prifysgol Abertawe. Roeddwn yn hoffi’r syniad o weithio mewn adran newydd ei hagor, lle gallwn i gyfrannu at adeiladu rhywbeth o bwys, y tu hwnt i’m gyrfa unigol. Roedd cwrdd â rhai o’r bobl yn yr Adran Gemeg (yr Athro Juan Mareque-Rivas, yr Athro Owen Guy, Dr Mariolino Carta, Dr Christian Klinke) yn ddigon i gadarnhau fy mhenderfyniad
Y nod yw dylunio a datblygu deunyddiau mwy cynaliadwy i’w defnyddio ar raddfa fawr er mwyn diwallu anghenion byd-eang. Gallai hyn ymwneud â chasglu a storio ynni, isadeiledd neu amaethyddiaeth. I’r perwyl hwn, rwy’n defnyddio cemeg gyfrifiadol, modelu ar raddfeydd gwahanol ac, yn fwy diweddar, ddeallusrwydd artiffisial. Y nod yn y pen draw yw creu fframwaith modelu rhagfynegol ac efelychu a fydd yn cyflymu’r broses o ddarganfod deunyddiau ac a fydd yn y pen draw yn llywio’r gwaith o gynhyrchu deunyddiau dethol.
Gellir rhoi’r deunyddiau rydym yn gweithio gyda hwy ar waith at lawer o ddibenion yn y byd go iawn. Yn ddelfrydol, gallwn ni ddylunio’r deunydd at unrhyw ddiben y gallwn feddwl amdano, er bod cyflawni’r perfformiad dymunol drwy ddefnyddio deunyddiau sy’n seiliedig ar natur yn unig yn hynod heriol. Y syniad craidd yw manteisio ar ffynonellau biomas, ac ailddefnyddio gwastraff, er mwyn cynhyrchu deunyddiau y mae eu hangen ar ein cymdeithas. Yn dilyn fy ngwaith ymchwil yn MIT, mae’r prif ddefnyddiau wedi ymwneud â storio ynni, e.e. batris llif rhydocs, sy’n storio ynni’n economaidd ac yn hyblyg; ac isadeiledd, gan ddefnyddio, er enghraifft, asffalt sy’n seiliedig ar natur – dewis amgen i asffalt a gynhyrchir o adnoddau adnewyddadwy nad ydynt yn seiliedig ar betroliwm – er mwyn adeiladu ffyrdd. Mae gennyf ddiddordeb arbennig hefyd mewn amaethyddiaeth drachywir, sef cyfeiriad newydd ar gyfer fy ngwaith ymchwil sy’n ceisio defnyddio technolegau newydd er mwyn cynyddu cynnyrch cnydau heb droi at chwynladdwyr na phryfleiddiaid.
Yn y labordy ar gyfer nanoddeunyddiau sy’n seiliedig ar natur ym Mhrifysgol Abertawe, rydym yn cyfuno cemeg gyfrifiadol ag algorithmau dysgu peirianyddol, er mwyn cyflymu’r broses o ddatblygu’r deunyddiau hyn sy’n seiliedig ar natur a bioleg. Mae rhai o’r deunyddiau rydym yn gweithio gyda hwy’n cynnwys nanogellwlos, y mae ei elfennau’n ddefnyddiol ar gyfer atgyfnerthu plastigion; olewau biocrai, nanoronynnau carbon a graphene. Rydym yn gweithio gyda grwpiau ymchwil blaenllaw a phartneriaid diwydiannol yn lleol, yn genedlaethol ac yn fyd-eang, yn yr Unol Daleithiau, Taiwan, Chile, Nigeria, Gwlad Belg, yr Eidal a Sbaen.
Rydym yn byw ar blaned a chanddi adnoddau cyfyngedig a phoblogaeth sy’n cynyddu. Mae’n creu heriau di-rif o ran diogelwch bwyd, newid yn yr hinsawdd, isadeiledd, a phrinder dŵr, ymysg pethau eraill. Rydym hefyd yn cynhyrchu symiau mawr o wastraff o fathau gwahanol, nas defnyddir yn ddigonol gan amlaf. Mae defnyddio gwastraff er mwyn cynhyrchu deunyddiau sy’n seiliedig ar natur ac atebion technolegol yn gam cyntaf tuag at economi gylchol a fydd yn diwallu ein hanghenion hanfodol mewn modd mwy cynaliadwy – mae angen i ni ddylunio deunyddiau i’w hailddefnyddio yn ogystal â pherfformio’n dda.
