Newsy

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

2021-09-14  |  06:15
Mówi:prof. dr hab. inż. Jerzy Sobczak, dr h.c.
Firma:Wydział Odlewnictwa, Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie

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

Kalendarium

Więcej ważnych informacji

Bankowość

Banki mogą odgrywać kluczową rolę w budowaniu innowacyjności gospodarki po pandemii. Same też zapowiadają inwestycje w tym obszarze

Pandemia pokazała, że polski sektor finansowy – choć sam w sobie jest postrzegany jako bardzo innowacyjny – wciąż planuje kolejne inwestycje w obszarze technologii. W horyzoncie czasowym 2021–2024 za największe wyzwania technologiczne dla branży uznawane są m.in. personalizacja usług, kwestie regulacyjne czy rozwiązania chmurowe. Co ciekawe, w konsekwencji pandemii COVID-19, skutkującej przyspieszeniem procesów digitalizacji we wszystkich branżach, banki zaczęły zaliczać do tych wyzwań także nową organizację pracy i aspekty kadrowe, a zwłaszcza pozyskanie wykwalifikowanych pracowników IT. Takie konkluzje przyniosło badanie przeprowadzone przez KIR i Accenture wśród CIO dziewięciu kluczowych banków na polskim rynku. Eksperci podkreślają też, że kondycja sektora finansowego i jego innowacyjność będą odgrywać znaczącą rolę w budowaniu konkurencyjności polskiej gospodarki po pandemii.

Konsument

Od 2022 roku planowane są zmiany w ocenianiu jakości szpitali. Najlepsze będą mogły liczyć na dodatkowe finansowanie

Ustawa o jakości w ochronie zdrowia wprowadzi nowy model oceniania i certyfikowania szpitali przez Narodowy Fundusz Zdrowia. Najlepsze będą mogły liczyć na większe dotacje. Pod koniec lipca projekt nowych przepisów został skierowany do konsultacji społecznych. Jego skutkiem ma być poprawa jakości działania placówek medycznych. Prezes NFZ liczy na to, że zmotywuje to placówki medyczne do konkurowania i podnoszenia jakości świadczonych usług. Przedstawiciele szpitali mają jednak wątpliwości co do nowego systemu oceny.

Infrastruktura

Bezpieczeństwo na drogach w Polsce wciąż wymaga poprawy. Dodatkowe szkolenia i warsztaty potrzebne nawet doświadczonym kierowcom

W 2020 roku w Polsce doszło do ponad 23 tys. wypadków drogowych, w których zginęło 2491 osób, a ponad 26 tys. zostało rannych. W tegorocznych statystykach nie widać znacznej poprawy. Wśród przyczyn niebezpiecznych zdarzeń na drodze wciąż można wymienić nadmierną prędkość i wymuszanie pierwszeństwa. – Kierowcy często popadają w pewną nonszalancję. Wsiadają do samochodu z przekonaniem, że nic złego się dzisiaj nie wydarzy, bo jest piękny, słoneczny dzień – mówi Mariusz Sztal, ekspert ds. bezpieczeństwa ruchu drogowego. Jak podkreśla, potrzebna jest przede wszystkim zmiana podejścia do bezpieczeństwa na drodze. Okazją do tego są otwarte warsztaty z bezpieczeństwa ruchu drogowego, którym patronuje firma kurierska DHL Parcel.

Konsument

Rośnie popularność TikToka w działaniach reklamodawców. Serwis promuje zarówno globalne, jak i małe, lokalne biznesy

Ubiegły rok, zdominowany przez pandemię i lockdown, spowodował skokowy wzrost konsumpcji treści w social mediach. Na tym trendzie skorzystał także TikTok, który króluje w globalnych zestawieniach najczęściej pobieranych aplikacji. W Europie TikTok ma już 100 mln aktywnych kont i ta liczba stale rośnie. To z kolei przekłada się na jego potencjał reklamowy, zwłaszcza że TikTok udostępnia rozwiązania, które wspierają w komunikacji z użytkownikami każdy biznes, niezależnie od branży i wielkości.