Newsy

Ceramika może być podstawą innowacji w wielu branżach. Stosuje ją już telekomunikacja w smartfonach 5G czy zbrojeniówka w czołgach

2021-10-15  |  06:10
Mówi:dr hab. inż. Paulina Wiecińska, profesor Politechniki Warszawskiej, Katedra Technologii Chemicznej
dr inż. Paweł Falkowski, adiunkt w Katedrze Technologii Chemicznej, Politechnika Warszawska
  • MP4
  • Medycyna, elektronika, telekomunikacja czy przemysł zbrojeniowy oraz jądrowy – to dziedziny gospodarki, w których zastosowanie znajduje ceramika, dziś kojarzona głównie z materiałami budowlanymi czy akcesoriami do wnętrz. Co więcej, zaawansowana ceramika jest zaliczana do materiałów determinujących innowacyjność tych branż. Ceramiczne elementy w smartfonach pozwolą w pełni wykorzystać łączność w technologii 5G, a produkowane w drukarkach 3D ceramiczne protezy są dobrze przyjmowane przez organizm pacjenta. Rynek tego typu materiałów wzrośnie w ciągu kilku najbliższych lat o jedną trzecią.

    Ceramika kojarzy nam się przede wszystkim z materiałami budowlanymi. W domach mamy dużo przedmiotów ceramicznych codziennego użytku, takich jak wazony z betonu architektonicznego, blaty kwarcowe czy po prostu filiżanki do kawy. Coraz częściej ceramikę możemy zastosować w medycynie, elektronice, telekomunikacji, a nawet w przemyśle jądrowym. Materiały ceramiczne pozyskujemy już nie z surowców naturalnych, lecz z proszków ceramicznych, które sami musimy zsyntezować – wyjaśnia w rozmowie z agencją Newseria Innowacje dr hab. inż. Paulina Wiecińska, profesor Politechniki Warszawskiej z Katedry Technologii Chemicznej. 

    Współczesne materiały ceramiczne, nazywane ceramiką zaawansowaną, mają właściwości kluczowe dla wykorzystywania ich w innowacjach technologicznych. Są bardzo odporne na ekstremalne zmiany temperatury (2 tys. stopni C), ogniotrwałe, a także niezwykle twarde, wytrzymałe i odporne na ścieranie. Pozwala to wykorzystywać je na przykład w branży zbrojeniowej do tworzenia pancerzy w czołgach. Z uwagi na to, że dodatkowo są biokompatybilne, można je stosować w implantologii. Protezy wykonane z tych materiałów są dobrze tolerowane przez organizm, a przy tym odporne na zużycie mechaniczne, nawet jeśli wszczepiane są na przykład w stawach.

    Wśród ceramiki znajdziemy też materiały, które są półprzewodnikami, podobnie jak krzem i german. Powłoki z ceramiki półprzewodnikowej możemy nanosić na szyby. Daje nam to taki efekt, że niwelujemy straty ciepła, oszczędzamy energię, a my po prostu czujemy komfort termiczny – wymienia prof. Paulina Wiecińska. – Jest to na dodatek materiał ferroelektryczny. Oznacza to, że nie przewodzi prądu, ale w pewnych warunkach ulega polaryzacji. Dzięki temu możemy go stosować w dronach, systemach komunikacji satelitarnej, nowoczesnych antenach, a także w smartfonach wykorzystujących łączność w technologii 5G.

    Wykorzystanie ceramiki do odbioru sygnału w urządzeniach mobilnych pozwala na pracę w wyższym paśmie częstotliwości, nawet do 100 GHz. Jego użycie jest niezbędne do tego, by w pełni wykorzystać potencjał superszybkiej łączności 5G. W smartfonach są też montowane inne ceramiczne podzespoły, między innymi kondensatory. Oprócz posiadania właściwości wpływających na wydajność i szybkość przesyłania danych ceramika może poprawić bezpieczeństwo użytkowników.

    Prowadzimy badania nad materiałami ferroelektrycznymi, które mogą być elastyczne. Ceramikę łączymy razem z polimerem i taki materiał – dzięki temu, że odpowiednio dobierzemy sobie surowce – może pracować w wysokich częstotliwościach, o których mówimy „terahercowe”. Trzeba podkreślić, że takie promieniowanie jest jednak bezpieczne dla komórek, w przeciwieństwie na przykład do promieniowania rentgenowskiego – wyjaśnia ekspertka Katedry Technologii Chemicznej PW.

    Nasze badania mają na celu poszukiwanie nowych dróg formowania materiałów ceramicznych, które są bardziej przyjazne dla środowiska, ale także bardziej wydajne, ekonomiczne, czyli pozwalają nam nie tylko zaoszczędzić surowce, ale także czas – zauważa dr inż. Paweł Falkowski, adiunkt w Katedrze Technologii Chemicznej Politechniki Warszawskiej. – W tych badaniach poszukujemy nowych związków przyjaznych środowisku, pozyskiwanych z surowców odnawialnych, takich jak np. cukry, fruktoza, sacharoza, związków, które powszechnie używamy, a mają zastosowanie w technologii ceramiki. Związki z tej grupy siłą rzeczy są bardziej przyjazne dla nas, możemy je stosować bez obawy o nasze zdrowie, ponieważ w chemii stosujemy często różne związki, z którymi obcowanie potrafi spowodować podrażnienia skóry i które nie są przyjazne dla naszego organizmu.

    W laboratoriach chemicznych materiał ten sprawdza się w zwiększaniu wydajności przeprowadzanych procesów. Przykładem mogą być zyskujące na popularności mikroreaktory ceramiczne.

    – To niewielkie urządzenia z kanałami o średnicy 50–100 mikrometrów, w których można wydajnie prowadzić reakcje chemiczne. Tutaj reakcja zachodzi dużo szybciej i nawet jeżeli w przypadku jakiejś awarii czy wycieku mamy do czynienia z odczynnikami toksycznymi, to w takim mikroreaktorze, gdzie używamy mikroilości składników, siłą rzeczy negatywne efekty są zminimalizowane – zauważa dr inż. Paweł Falkowski, adiunkt w Katedrze Technologii Chemicznej Politechniki Warszawskiej. – Z kolei kaskady takich mikroreaktorów ceramicznych pozwalają uzyskać nam duże ilości produktu w relatywnie krótkim czasie. Materiały ceramiczne są też stosowane w konstrukcji reaktorów plazmowych np. do rozkładu niebezpiecznych, toksycznych gazów.

    Okazuje się, że ceramika może być też przyszłością technologii druku przyrostowego. W kwietniu na rynku pojawiła się drukarka CeraFab Lab L30 firmy Lithoz, przeznaczona do drukowania z wykorzystaniem ceramiki tlenkowej. Kompaktowa drukarka 3D jest przeznaczona przede wszystkim dla branży biomedycznej, lotniczej czy elektronicznej i pozwala produkować elementy na małą skalę.

    Wykorzystując pasty ceramiczne, możemy otrzymywać np. porowate materiały o ściśle zaprojektowanej porowatości i wielkości porów. Tego typu materiały mogą być stosowane zarówno jako podłoża do wzrostu komórek, jak i w przemyśle ciężkim do filtracji stopionych metali – podkreśla dr inż. Paweł Falkowski.

    Według analityków Research and Markets światowy rynek zaawansowanej ceramiki wypracuje w 2027 roku przychody sięgające kwoty ponad 101 mld dol. W 2020 roku wycena wyniosła ponad 75 mld dol.

    Innowacyjne zastosowanie ceramiki oraz badania prowadzone przez Katedrę Technologii Chemicznej Politechniki Warszawskiej były tematem Good Morning Science – comiesięcznego spotkania w ramach inicjatywy klubu Trend House założonego przez Fundację Venture Café Warsaw. Klub liczy dziś ponad 160 członków, ekspertów ze świata nauki, biznesu i ekosystemu innowacji. Jego misją jest łączenie innowatorów i rozwiązywanie ważnych problemów społecznych, ekonomicznych i technologicznych.

    Czytaj także

    Transmisje online

    Więcej ważnych informacji

    Złote Spinacze 2022

    Jedynka Newserii

    Jedynka Newserii

    Bankowość

    Prawie połowa Polaków jest skłonna usprawiedliwić nieetyczne zachowania finansowe. Najczęściej pracę na czarno i unikanie alimentów

    Od czterech lat obserwowany jest wysoki poziom akceptacji nieetycznych zachowań i nadużyć finansowych – pokazują badania Związku Przedsiębiorstw Finansowych w Polsce. Dziś takie praktyki jest skłonna usprawiedliwić prawie połowa Polaków. Najczęściej przymykają oko na pracę na czarno w celu unikania ściągania długów z pensji. Zrozumienie dla takich praktyk deklaruje ponad 61 proc. społeczeństwa. Z kolei najbardziej rygorystycznie Polacy odnoszą się do wyłudzania pieniędzy z wykorzystaniem cudzych lub fałszywych dokumentów. 

    Infrastruktura

    Osłabienie złotego i wzrost cen surowców windują koszty budowy farm wiatrowych na Bałtyku. Brak pilnych zmian w prawie może zniechęcić inwestorów

     Cena maksymalna dla projektów offshore’owych wyznaczono na poziomie 319,60 zł, co było zgodne z ówczesnymi stawkami na Towarowej Giełdzie Energii, ale dziś są one trzyipółkrotnie wyższe – mówi Dominika Taranko, dyrektor Forum Energii ZPP. To stanowi poważne ryzyko dla inwestorów planujących budowę morskich farm wiatrowych na Bałtyku. Nakłada się na nie także wzrost cen paliw, metali i innych surowców oraz osłabienie złotego. – To po prostu podważa ekonomikę tych projektów – mówi ekspertka. Trwają jednak prace nad zmianami w prawie, które zdejmą z inwestorów ryzyko związane z tak drastycznymi zmianami warunków ekonomicznych.

    Transport

    Miejsc parkingowych ubywa, bo miasta chcą wypchnąć ruch samochodów z centrum. Technologia pomoże lepiej wykorzystywać istniejące parkingi

    Zaparkowanie samochodu w centrum Warszawy, Wrocławia czy Krakowa to poważne wyzwanie. Statystyki przytaczane przez NaviParking wskazują, że zagęszczenie ruchu w centralnych dzielnicach nawet w 30 proc. jest spowodowane przez kierowców poszukujących miejsca parkingowego. To zaś oznacza nie tylko większe korki, ale też większy hałas, dodatkową emisję spalin i duży stres u kierowcy. Tworzenie nowych parkingów nie jest dziś priorytetem miast – dążą raczej do tego, żeby wypchnąć ruch z centrów. Dlatego potrzebne są lepsze zachęty, by kierowcy wybierali inne środki komunikacji, np. autobusy, tramwaje czy mikromobilność, a także nowe sposoby na skuteczniejsze wykorzystanie istniejących parkingów.

    Współpraca

    Obsługa konferencji prasowych

    Zapraszamy do współpracy przy organizacji konferencji prasowych. Nasz doświadczony i kompetentny zespół sprosta każdej realizacji. Dysponujemy nowoczesnym, multimedialnym centrum konferencyjnym i biznesowym w samym sercu Warszawy. Zapraszamy do kontaktu w sprawie oferty.

    Partner serwisu

    Instytut Monitorowania Mediów

    Szkolenia

    Akademia Newserii

    Akademia Newserii to projekt, w ramach którego najlepsi polscy dziennikarze biznesowi, giełdowi oraz lifestylowi, a  także szkoleniowcy z wieloletnim doświadczeniem dzielą się swoją wiedzą nt. pracy z mediami.