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

Motoryzacja

Kamery w samochodach coraz powszechniejsze. Do Polski wchodzi właśnie lider w produkcji takich urządzeń

Polscy kierowcy coraz częściej montują w samochodach kamery, które rejestrują, co się dzieje w trakcie jazdy przed samochodem i w jego pobliżu. Taki sprzęt okazuje się przydatny np. w razie stłuczki, kiedy trzeba udowodnić czyjąś winę, a nagraniami – o ile są wysokiej jakości – często posiłkują się też policja i sądy. Na polski rynek wchodzi właśnie lider w produkcji takich urządzeń. Brytyjski Nextbase, który w Europie ma już ponad 60-proc. udział w sprzedaży, wprowadzi do Polski serię urządzeń naszpikowanych zaawansowanymi, inteligentnymi technologiami i dodatkowymi opcjami, które wspierają bezpieczeństwo kierowcy i pasażerów.

Handel

Dzięki Expo w Dubaju Polska chce zwiększyć wymianę handlową z rynkami azjatyckimi. Będzie także zachęcać inwestorów do lokowania biznesów nad Wisłą

2,5 tys. polskich firm weźmie udział w Wystawie Światowej Expo 2020 w Dubaju, a mocną stroną mają być m.in. branże sadownicza, spożywcza i meblarska. Trwające pół roku wydarzenie, podczas którego Polska zorganizuje blisko tysiąc wydarzeń, będzie dobrą okazją do wypromowania rodzimych przedsiębiorstw na rynkach azjatyckich, ale też wśród afrykańskich partnerów. Celem aktywności w Dubaju będzie też zaprezentowanie warunków inwestycyjnych w Polsce na arenie międzynarodowej.

Farmacja

Nowelizacja ustawy refundacyjnej nie poprawi dostępu do innowacyjnych terapii w Polsce. Problemem ponownie zbyt niskie finansowanie

Prawie połowa leków onkologicznych przeanalizowanych przez Fundację Onkologiczną Alivia okazała się w Polsce nierefundowana. Pomimo ostatnich zmian na listach refundacyjnych Polsce wciąż daleko do międzynarodowych standardów leczenia nowotworów. Ekspert kancelarii Baker McKenzie Juliusz Krzyżanowski wskazuje, że sytuacji nie poprawi też projektowana nowelizacja ustawy refundacyjnej, która ma się pojawić w Sejmie na początku przyszłego roku. Część jej zapisów może wręcz utrudnić finansowanie i pogorszyć dostęp do nowoczesnych, innowacyjnych terapii. 

Konsument

Zapaść w światowej turystyce trwa już drugi rok. Restart zmieni branżę na bardziej przyjazną środowisku

Największy kryzys w historii turystyki trwa już drugi rok. Jak wynika z danych Światowej Organizacji Turystyki, między styczniem a majem tego roku liczba międzynarodowych podróży turystycznych była o 65 proc. niższa niż w tym samym okresie rok wcześniej i o 85 proc. niższa niż dwa lata temu. To nie oznacza jednak, że konsumenci spędzają czas wolny w domu. Spragnieni wyjazdów przez pandemię częściej decydują się na podróże krajowe, lokalne, chętniej wybierają prywatne domki czy kampery, łączą też pracę zdalną z wypoczynkiem. Te trendy mogą zyskiwać na popularności również ze względu na kwestie środowiskowe. – Odbicie w branży powinno uwzględniać turystykę bardziej przyjazną planecie – oceniają eksperci przy okazji przypadającego na 27 września Światowego Dnia Turystyki.