Polscy naukowcy, między innymi z Politechniki Lubelskiej, wezmą udział w międzynarodowych badaniach. Mogą się one przyczynić do powstania trwalszych kompozytów, które są wykorzystywane w elementach nośnych samolotów i helikopterów, jak też w przemyśle motoryzacyjnym i turbinach wiatrowych. Badacze wykorzystają do tego synchrotron – urządzenie analizujące badane struktury z bardzo dużą rozdzielczością.
– Materiały kompozytowe to, potocznie mówiąc, na przykład karbon czy węgiel. Od lat zajmujemy się tymi materiałami, zwłaszcza tymi, które mają w sobie włókna węglowe – tłumaczy kierownik Katedry Inżynierii Materiałowej Politechniki Lubelskiej, prof. Jarosław Bieniaś. – Te materiały cechują się bardzo dobrymi właściwościami wytrzymałościowymi. Mają bardzo niską gęstość, czyli to, co nas interesuje. Są bardzo lekkie, a przy tym bardzo wytrzymałe. Istnieją jednak obszary, w których te kompozyty mają jeszcze zakres niezbadany. Projekt skupia się na efekcie naprężeń wewnętrznych. Bowiem przy różnych procesach wytwarzania, na przykład pod wpływem temperatury, w tym materiale kumulują się naprężenia wewnętrzne. Oczywiście od wielu lat kwestią problematyczną jest, jak te naprężenia zbadać oraz jak to wpływa na materiał i stan konstrukcji. Urządzeniem, które na to pozwoli, jest między innymi właśnie synchrotron.
– Materiały, które wspólnie rozwijamy, stanowią bazę do projektowania zaawansowanych konstrukcji – mówi dr inż. Patryk Jakubczak, adiunkt badawczy w Katedrze Inżynierii Materiałowej na Wydziale Mechanicznym Politechniki Lubelskiej. – W tym momencie nie chodzi już tylko o konstrukcje latające, ale także te w przemyśle motoryzacyjnym. Są to na przykład elementy karoserii czy też wiatraki w przemyśle energii wiatrowej. To rozwiązania konstrukcyjne, w których uwagę należy poświęcić jakości konstrukcji i rozumieniu tego, jak ona się zachowa w warunkach obciążeń. Od wielu lat trwa walka, żeby obniżyć masę konstrukcji po to, aby była efektywna.
– Otrzymaliśmy dofinansowanie na tydzień badań na synchrotronie, który dzięki mikrotomografii komputerowej pozwoli nam wyznaczyć bądź spróbować wyznaczyć poziom naprężeń – wyjaśnia prof. Jarosław Bieniaś. – Później będziemy określać, jak one wpływają na stateczność i nośność konstrukcji. Takie elementy są między innymi wykorzystywane w przemyśle lotniczym, na przykład do usztywnień.
– Są to badania ważne – podkreśla dr inż. Patryk Jakubczak. – Dzięki nim nie tylko damy przemysłowi lotniczemu odpowiedź, że te naprężenia możemy wykorzystać w określony sposób, ale dodatkowo możemy powiedzieć medykom, że ten materiał będzie doskonały do implantologii. Chodzi tu o taką cechę jak przezierność dla promieniowania rentgenowskiego. Karbon ma akurat tę dobrą cechę. Dzięki temu nie ma problemów z prześwietleniami.
– Trwają jeszcze badania, na których też bardzo mocno się skupiamy, żeby zagwarantować, jeśli nie biozgodność, to przynajmniej bioobojętność – dodaje dr inż. Patryk Jakubczak. – Synchrotron też w tym pomoże. Mogę podać przykład: gdy wytwarzaliśmy pionierskie struktury do zastosowań w medycynie, okazywało się, że po wykonaniu półwyrobu, z którego trzeba było pobrać jakiś fragment i nadać mu kształt, on się deformował. Działo się tak właśnie w wyniku naprężeń wewnętrznych, które były rezultatem samego procesu wytwarzania i oddziaływania temperatury. Temperatura jest w tym procesie nieunikniona. Trzeba umieć ją wykorzystać, a nie ciągle narzekać, że przeszkadza.
Badania zostaną wykonane w Wielkiej Brytanii. Środki na ten cel przyznał ośrodek naukowy Diamond Light Source, który co roku finansuje realizację najciekawszych projektów badawczych. W skład międzynarodowego zespołu wchodzą naukowcy z Politechniki Lubelskiej i Łódzkiej oraz University of Bath.
LilKa/WM
Fot. pollub.pl
