Newsy

Naukowcy z Polski pracują nad ultralekkimi metalami zbrojonymi gazem. Mogą one być wykorzystywane w budowie silników rakietowych

2021-09-14  |  06:15

Przemysł ma coraz wyższe wymagania wobec stosowanych metali, dlatego naukowcy szukają z jednej strony metod na zwiększenie ich wytrzymałości, a z drugiej strony – na zmniejszenie ich masy. Badacze z Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie pracują nad gazarami, czyli metalami, które są zbrojone gazem, a konkretnie wodorem. Te wytwarzane w bardzo skomplikowanych warunkach materiały są superlekkie, ale jednocześnie wykazują zdolności do pochłaniania energii, tłumienia drgań i fal akustycznych, z jednej strony dobrze przewodzą ciepło, a z drugiej mogą też stanowić barierę dla dyfuzji cieplnej; tolerują także wyższe temperatury w zależności od metalu bazowego, z którego są wykonane. Takimi rozwiązaniami jest zainteresowany przemysł kosmiczny, m.in. do budowy silników rakietowych.

– Gazary to nowa grupa materiałów łącząca rzeczy, zdaje się, nie do połączenia, a mianowicie metal z gazem. W naszym przypadku jest to metal z wodorem. To materiały, które zawierają nawet do 70 proc. objętości wodoru, wytwarzane w bardzo trudnych, skomplikowanych warunkach. Są superlekkie, ale mają nieprawdopodobny zespół cech materiałowych. Świetnie pochłaniają dźwięki, energię, bardzo dobrze przenoszą wyższe temperatury, jeżeli są na bazie ceramiki, a ponadto bardzo dobrze sprawują się tam, gdzie masa jest wartością kluczową – informuje w rozmowie z agencją Newseria prof. dr hab. inż. Jerzy Sobczak z Wydziału Odlewnictwa Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie. 

– Do ciekłego metalu wtłacza się gazowy wodór. Po zakończonym procesie otrzymuje się metal lekki i prawie przezroczysty. W środku ma drobne kanaliki ułożone zgodnie z potrzebami zamawiającego. Wygląda naprawdę niezwykle. Taki materiał w jednym kierunku dobrze przewodzi ciepło, a w drugim wyjątkowo źle – wyjaśnia dziennikarz Wiktor Niedzicki, który w ramach cyklicznych spotkań Good Morning Science rozmawiał o tych nowoczesnych materiałach z profesorem Sobczakiem.

Gazary, czyli porowate materiały metalowe, mogą zrewolucjonizować szereg gałęzi przemysłu. Pozwalają bowiem zwiększać wytrzymałość elementów przy jednoczesnej redukcji masy, co jest cechą pożądaną na przykład w przemyśle kosmicznym, zbrojeniowym czy motoryzacyjnym.

– Przemysł samochodowy dąży do tego, żeby materiały, z których wytwarzane są części do różnego typu pojazdów, były wytrzymalsze, a jednocześnie lżejsze, żeby stosunek wytrzymałości do gęstości był jak największy. I to jest aktualnie główny cel innowacji w całym przemyśle światowym – wskazuje prof. Jerzy Sobczak. – Na razie zapotrzebowanie na gazary nie jest duże, ale pracujemy nad tym.

Gazary zostały opracowane w latach 70. na Ukrainie. Zintensyfikowane prace nad rozwojem technologii ich wytwarzania trwają od początku lat 90., kiedy w USA został zarejestrowany patent. Prowadzi je tylko kilka ośrodków na świecie, m.in. Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie i Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej PAN. Badania nad tymi materiałami rozpoczęły się w drugiej połowie lat 90. i od początku przewodniczy im prof. Jerzy Sobczak.

Na Wydziale Odlewnictwa AGH robimy wszystko, aby ta dziedzina wytwarzania i badań gazarów stała się czymś istotnym, a nawet wiodącym również w inżynierii materiałowej, dlatego że zahacza o tzw. technologie wodorowe. Do wytwarzania gazarów potrzebny jest wodór, ale jak zwykle na świecie bywa, nic, co piękne, nie jest łatwe. W związku z czym staramy się robić wszystko, żeby nasze plany i zamiary stały się rzeczywistością. Przed nami jeszcze bardzo daleka droga – podkreśla naukowiec.

Jego zespół m.in. w byłym Instytucie Odlewnictwa wytwarzał gazary, również na potrzeby Europejskiej Agencji Kosmicznej.

– To, co ostatnio nam się udało wytworzyć, znacznie przekracza to, co miała do tej pory światowa teoria i praktyka nauki. Poszliśmy w kierunku tak zwanych gazarów hybrydowych, czyli zbrojonych nie tylko gazem, ale także zawierających różnego rodzaju wstawki, takie jak siatki tytanowe czy elementy wykonane z aerożelu – mówi badacz.  – Mam nadzieję, że w niedługim czasie świat usłyszy nieco więcej o naszych pracach.

Naukowcy pod przewodnictwem prof. Jerzego Sobczaka w ramach projektu finansowanego przez Narodowe Centrum Nauki zbudowali ponadto mobilne stanowisko do badań właściwości ciekłych metali, stopów, szkieł, żużli i innych substancji w szerokim zakresie temperatury topnienia. Za to urządzenie otrzymali Złoty Medal Targów ITM Industry Europe 2021, które niedawno odbyły się w Poznaniu.

W tej chwili uruchamiamy to unikatowe mobilne urządzenie. Mamy nadzieję, że znacznie rozszerzy ono nasze możliwości poznania i dalszych badań oraz wytwarzania jeszcze lepszych, jeszcze bardziej wyszukanych materiałów o unikatowych właściwościach, w tym gazarów – dodaje prof. Jerzy Sobczak.

Naukowiec z Wydziału Odlewnictwa Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie był gościem Good Morning Science – comiesięcznego spotkania w ramach inicjatywy klubu Trend House, założonego przez Fundację Venture Café Warsaw. Misją klubu jest łączenie innowatorów i rozwiązywanie ważnych problemów społecznych, ekonomicznych i technologicznych. Trend House obecnie liczy ponad 160 członków, w tym osobistości ze świata nauki, biznesu i ekosystemu innowacji. 

Czytaj także

Więcej ważnych informacji

Edukacja

Stan czytelnictwa w Polsce się poprawia. Rośnie zainteresowanie literaturą dziecięcą

Według najnowszego raportu Biblioteki Narodowej co najmniej jedną książkę (lub jej fragment) w ciągu 12 miesięcy poprzedzających badanie przeczytało 42 proc. respondentów. To najlepszy wynik od sześciu lat, choć wciąż nie jest dobry. Oznacza wzrost o 3 proc. w skali roku i o 5 proc. na przestrzeni dwóch lat. Choć księgozbiory domowe częściej znajdują się tam, gdzie mieszkają osoby do 18. roku życia, to posiadanie książek w domu wciąż nie jest zjawiskiem powszechnym. Nadal potrzebna jest promocja czytelnictwa, szczególnie wśród dzieci i młodzieży. Taki jest cel konkursu Literacka Podróż Hestii, który właśnie miał swój finał.

Handel

Coraz mniejsze spożycie piwa. Branża spodziewa się dalszych spadków z powodu kolejnej podwyżki akcyzy

Zaledwie kilka dni po przyjęciu ustawy podnoszącej akcyzę od piwa o 10 proc. od nowego roku oraz o kolejne 28 proc. w ciągu następnych pięciu lat posłowie rozpoczęli prace nad kolejnym projektem zakładającym podwyżkę akcyzy od dosładzanych piw smakowych. Zdaniem przedstawicieli branży będzie to skutkować podwyżką cen piwa i dalszym spadkiem jego spożycia. A to przełoży się na kondycję nie tylko browarów i to głównie tych mniejszych, ale też rolników czy małych sklepów, które żyją ze sprzedaży piwa.

Problemy społeczne

Pacjenci korzystający z respiratorów w domach stracą dostęp do leczenia. Grozi im powrót do szpitali

W Polsce jest 9 tys. osób, które korzystają z respiratora w warunkach domowych. To m.in. pacjenci z chorobami płuc, POChP czy powikłaniami pocovidowymi. – Dzięki temu możemy w ogóle egzystować. Jeżeli tego nie będzie, to po pewnym czasie następuje zapalenie dróg oddechowych czy zapalenie płuc i szpital. Czyli to jest coś, co jest koniecznością i co ratuje nasze życie – podkreśla Ryszard Rusnarczyk, prezes Stowarzyszenia „Jednym Tchem”. Mimo że kolejka potrzebujących tego rodzaju świadczenia się wydłuża, Ogólnopolski Związek Świadczeniodawców Wentylacji Mechanicznej wstrzymał właśnie przyjęcia nowych pacjentów. Powodem jest propozycja NFZ dotycząca obniżki wyceny tego świadczenia nawet o 60 proc.

Ochrona środowiska

Włóknisty materiał może zastąpić plastik w branży rolno-spożywczej. Polska firma na razie wykorzystuje go do uprawy roślin

Polski start-up opracował materiał, który może zastąpić plastik w wielu różnych zastosowaniach, przyczyniając się do ograniczenia nieodnawialnych zasobów naturalnych takich jak torf. Wykorzystuje do tego naturalne włókna roślinne. Dziś głównie proponuje ich zastosowanie w rolnictwie – do podłoży w uprawach roślin. Dzięki temu kiełkujące rośliny są mniej narażone na choroby odglebowe, uprawy są bardziej regularne i wymagają mniej podlewania. W przyszłości włóknisty materiał mógłby znaleźć zastosowanie m.in. w budownictwie jako alternatywa dla wełny mineralnej.