Sam się zdiagnozuje i naprawi. Naukowcy z PG pracują nad inteligentnym materiałem

Inteligentny kompozyt naukowców z Gdańska. Czym dokładnie będzie?

Wielofunkcyjny materiał konstrukcyjny z wprowadzoną do niego funkcją samomonitorowania, samonagrzewania i samoregeneracji – naukowcy z Politechniki Gdańskiej pracują nad inteligentnymi materiałami o zaawansowanych właściwościach. I zaawansowanym wykorzystaniu, bo - jak zakładają badacze, będzie je można wykorzystywać w projektowaniu, eksploatacji i monitoringu konstrukcji. 

Sam kompozyt ma być metamateriałem, czyli takim materiałem, który uzyskuje swoje właściwości fizyczne dzięki strukturze, a nie tylko dzięki właściwościom swoich składników (przykładem metamateriału jest np. plaster miodu).

Naukowcy pod kierunkiem prof. Magdaleny Ruckiej z Katedry Wytrzymałości Materiałów na Wydziale Inżynierii Lądowej i Środowiska PG pracują nad opracowaniem dwóch typów materiałów, obu bazujących na matrycy polimerowej:  

• w pierwszym z nich, w matrycy polimerowej, zostaną wydrukowane ścieżki wykonane z materiału przewodzącego prąd z dodatkiem cząsteczek węgla.
• drugi typ materiału będzie wykorzystywał ciągłe włókna węglowe, które w procesie drukowania 3D zostaną osadzone w matrycy polimerowej.

Najnowsze osiągnięcia w zakresie projektowania wspomaganego komputerowo i technologii produkcji addytywnej, zwanej powszechnie drukiem 3D, pozwalają na wytworzenie złożonych komponentów o precyzyjnie zaplanowanych parametrach. Co więcej, wykorzystanie druku 3D pozwala nam pójść krok dalej, właśnie w kierunku wbudowania systemu „czujników” bezpośrednio w materiał - mówi prof. Magdalena Rucka, PG

PRZECZYTAJ TEŻ: Ranking Szkół Wyższych Perspektywy 2024. PG pnie się do góry

Gdzie będzie można wykorzystać zaawansowany kompozyt?

Jak podkreśla prof. Rucka, rozwiązania wypracowane w ramach badań podstawowych będzie można w przyszłości skalować i wykorzystywać w różnych dziedzinach – na przykład w budownictwie czy inżynierii mechanicznej, tworząc wielkogabarytowe elementy powierzchniowe, z wykorzystaniem technologii innych niż druk 3D, a także w medycynie, np. do produkcji implantów biomedycznych. 

Dzięki wbudowanej przewodności elektrycznej kompozyty będą mogły samodzielnie wykrywać uszkodzenia oraz aktywować mechanizmy regeneracyjne poprzez miejscowe podgrzewanie. Zdolność nagrzewania pozwoli na zapobieganie oblodzeniu, co jest szczególnie istotne dla elementów eksploatowanych w trudnych warunkach środowiskowych. 

Połączenie zaawansowanej technologii druku 3D z unikalnymi właściwościami kompozytu, da kompozyt, który znajdzie zastosowanie w wielu branżach – od lotnictwa, przez motoryzację, aż po infrastrukturę publiczną.

Naukowcy zbadają też zależności pomiędzy poszczególnymi cechami wielofunkcyjnych kompozytów.

ZOBACZ RÓWNIEŻ: PG otwiera nowy kierunek. Absolwenci znajdą pracę w elektrowni jądrowej

– Będzie to miało kluczowe znaczenie dla rozwoju inteligentnych materiałów. Natomiast w szerszej perspektywie wyniki projektu będą miały duży wpływ na zwiększenie bezpieczeństwa elementów konstrukcyjnych w różnych dziedzinach inżynierii i poprawę ich nowych, zintegrowanych funkcjonalności – podkreśla prof. Rucka.

Badania, nad którymi pracują naukowcy z Politechniki Gdańskiej prowadzone są w finansowanego przez Naukowe Centrum Kultury projektu SMART-S2H3D.