Materiály budúcnosti z dielne SAV boli témou prednášky v Lučenci
Posledný utorok v mesiaci v Lučenci už tradične patrí stretnutiam so Slovenskou akadémiou vied. Nebolo tomu inak ani 28. novembra 2023. V lučeneckom Mestskom múzeu na Radnici sa v rámci popularizačného cyklu Vivat scientia! Nech žije veda! s prednáškou o materiáloch budúcnosti predstavila dr. Alexandra Kovalčíková z Ústavu materiálového výskumu SAV, v. v. i. (UMV SAV, v. v. i.) v Košiciach.
Doktorka Kovalčíková sa venuje výskumu ultravysokoteplotných keramických materiálov. Svoju prednášku využila nielen na priblíženie tejto vedeckej oblasti a výsledkov, ktoré sa jej s kolegami podarilo dosiahnuť, predstavila aj ostatné témy, ktoré sa v rámci ústavu riešia. Vedecké tímy ÚMV SAV, v. v. i. totiž vyvíjajú aj biodegradovateľné kovové zliatiny či biocementy pre použitie v lekárstve, najmä v chirurgii a implantológii. Budúcnosť patrí aj funkčným materiálom použiteľným v elektronických aplikáciách. Vedkyňa spomenula aj prepojenie výskumných tém ústavu so zelenými technológiami, napríklad prepravu a uskladnenie vodíka.
V úvode prednášky predstavila časovú os, pomocou ktorej vysvetlila, akým spôsobom od začiatku existencie ľudstva napredovali objavy nových materiálov. Dnes sa materiáloví vedci usilujú napríklad aj o vyvinutie materiálov, ktoré by dokázali odolať aj v najnáročnejších podmienkach. Tento výskum môže nájsť využitie v nadzvukovej doprave, ktorá by výrazne skrátila cestovanie po svete.
„Aby sme dokázali zrýchliť leteckú dopravu, lietadlo musí odolávať väčším tlakom okolitej atmosféry, kde lokálne dochádza k oveľa vyšším teplotám. Veľký boom je vo vývoji lietadiel, ktoré by boli schopné pohybovať sa rýchlosťou 6000 kilometrov za hodinu. Ak by sme boli schopní vyvinúť materiály, ktoré by zvládli takýto let, boli by sme schopní skrátiť cestovanie medzi New Yorkom a Londýnom na dve hodiny,“ vysvetlila A. Kovalčíková.
Pre materiálových vedcov je dôležité poznať presnú štruktúru materiálov, s ktorými pracujú. Pri tom im pomáhajú elektrónové mikroskopy, ktoré zobrazujú materiály až na atomárnej úrovni. Vedci tak môžu pochopiť a ďalej vylepšovať ich vlastnosti a dizajnovať ich mikroštruktúru.
Aby mohli byť materiály používané v extrémnych podmienkach, musia spĺňať širokú paletu vlastností. Musia byť tvrdé, oteruvzdorné, oxidačne odolné, húževnaté. „Najhoršia vlastnosť keramiky je jej krehkosť a keď sa nám podarí zvýšiť lomovú húževnatosť keramických materiálov, tak budeme v rámci toho vývoja vo vedeckej komunite skutočne veľkí frajeri,“ dodala s úsmevom A. Kovalčíková a popísala, akým spôsobom testujú lomové vlastnosti nových materiálov.
„Najmodernejšie ultravysokoteplotné materiály, do vývoja ktorých sa zapájame, tvoria prvky, ktoré majú vysoké teploty topenia, napríklad hafnium, zirkón, tantal, niób, wolfrám, molybdén a ďalšie. Ak spojíme aspoň 5 týchto prvkov dokopy, podmienka je, aby ich bolo aspoň päť, s jedným z prvkov ako je uhlík, bór alebo dusík dostaneme práve tú vysokoentropickú matricu, ktorá bude schopná odolávať teplotám okolo 2500 až 3000 stupňov,“ doplnila materiálová vedkyňa.
V prednáške sa vedkyňa venovala aj uhlíkovým nanorúrkam a ich potenciálnym aplikáciám, grafénu a jeho použitiu v nositeľných ochranných vestách. A. Kovalčíková hovorila aj o príprave tenkých vrstiev či o výskume práškových magneticky mäkkých kompozitných materiálov. Na záver si publikum mohlo vyskúšať malý test a spoznávať štruktúry rôznych predmetov a drobných živočíchov zobrazené pomocou elektrónového mikroskopu.
Záznam z prednášky si môžete pozrieť kliknutím na prehrávač vložený na konci videa.
Text a foto: Katarína Gáliková
Video: Martin Bystriansky