Aktuality

Michal Rajňák: Cesta k účinnejšiemu chladeniu elektrických strojov vedie cez nanomateriály

Výskum, Ocenenie

4.9.2020, otvorené 245-krát

 

Keď sa pred časom Michal Rajňák, študent odboru Učiteľstvo fyziky a technickej výchovy na Fakulte humanitných a prírodovedných vied Prešovskej univerzity v Prešove, počas povinnej pedagogickej praxe pre mizivý záujem žiakov o fyziku rozhodol, že učiteľom radšej nebude, urobil zle i dobre. „Zle“ pre základné i stredné školstvo, lebo talent zrozumiteľne vysvetliť žiakom tajomstvá fyziky rozhodne má. „Dobre“ však pre vedu, ktorú uprednostnil. Svedčí o tom aj viacero ocenení, najnovšie Cena SAV za výsledky vedeckovýskumnej práce pre mladých pracovníkov za rok 2019, ktorú ako už samostatný vedecký pracovník Ústavu experimentálnej fyziky SAV v Košiciach získal za významné výsledky v oblasti magnetických kvapalín pre elektrotechnické aplikácie. 

„Na univerzite v Prešove som sa najlepšie cítil v laboratóriách, ktoré boli vybavené špičkovými zariadeniami v oblasti fyziky kondenzovaných látok vďaka profesorovi Mariánovi Reiffersovi, môjmu školiteľovi diplomovej práce,“ prezrádza RNDr. Michal Rajňák, PhD., začiatky svojej životnej cesty. Prof. RNDr. Marián Reiffers, DrSc., ktorý je od roku 1980 spätý s Ústavom experimentálnej fyziky SAV v Košiciach, nasmeroval mladého fyzika na v tom čase voľnú tému dizertačnej práce v oblasti magnetických kvapalín pod vedením RNDr. Milana Timka, CSc. vo vedeckej skupine doc. RNDr. Petra Kopčanského, CSc. V tejto skupine na ÚEF SAV sa ako začínajúci doktorand na Univerzite P. J. Šafárika v Košiciach zapojil do experimentálneho výskumu magneto-dielektrických vlastností magnetických kvapalín na báze transformátorových olejov.

„V poslednom ročníku môjho doktorandského štúdia (v roku 2015) sa nášmu tímu podarilo zaznamenať zaujímavé reverzibilné štruktúrne zmeny v magnetickej kvapaline pod vplyvom elektrického poľa. Keďže doposiaľ bola vedecká pozornosť venovaná najmä intuitívnej štrukturalizácii magnetických kvapalín v magnetickom poli, rozhodli sme sa intenzívnejšie zaoberať sa práve štruktúrou a dynamikou magnetických kvapalín v elektrickom poli. Naše nedávne experimenty naznačujú, že polarizované zhluky magnetických nanočastíc menia distribúciu elektrického poľa v magnetickej kvapaline a môžu slúžiť ako záchytné centrá voľného elektrického náboja. Je možné, že práve vďaka tomu dokáže magnetická kvapalina odolávať vyšším elektrickým napätiam ako čistý transformátorový olej,“ povedal Michal Rajňák, ktorý od roku 2018 zameriava svoj vedecký výskum na magnetické kvapaliny pre elektrotechnické aplikácie. Nároky na prenosovú sústavu stúpajú, odborníci z praxe očakávajú od vedcov nové riešenia pri zdokonaľovaní chladiacich médií a zvyšovaní ich účinnosti. Ukazuje sa, že cesta k tomu vedie cez nanomateriály. „Na druhej strane štrukturalizácia magnetickej kvapaliny v elektrickom poli otvára nové možnosti výskumu a potenciálnych aplikácií. Ako sme navrhli v nedávnej práci (Phys. Rev. Applied 11, 024032), javy súvisiace s elektricky riadenou štrukturalizáciou magnetických kvapalín môžu nájsť využitie v oblasti senzoriky, spínania a možno aj nanorobotiky,“  dodáva Michal Rajňák.

Mladý vedec sa zapája do riešenia viacerých projektov. V súčasnosti vedie dva národné výskumné projekty. V rámci APVV projektu pre aplikovaný výskum NANOELENNanokvapaliny v elektrotechnike (2019 – 2023) sa ako zodpovedný riešiteľ usiluje o vývoj, výskum a aplikáciu alternatívnych magnetických nanokvapalín pre chladenie a elektrickú izoláciu elektrických transformátorov. Experimentálne skúma dielektrické, magnetické a tepelné vlastnosti magnetických nanokvapalín na báze súčasných transformátorových olejov.  Na tomto výskume spolupracuje s Technickou univerzitou v Košiciach a s priemyselným partnerom Elektrotechnickým výskumným a projektovým ústavom v Novej Dubnici, kde sa skúmané nanokvapaliny testujú v modelových transformátoroch v rôznom režime zaťaženia. Vo VEGA projekte Štruktúra a dynamika magnetických kvapalín v elektrickom poli (2/0011/20, 2020 – 2023) sa zameriava na základný výskum štruktúry a dynamiky magnetických nanokvapalín v externom elektrickom poli. Hľadá spôsob, ako opísať doposiaľ nejasný mechanizmus vývoja vodivého strímra v magnetických nanokvapalinách. V súvislosti s týmto zámerom skúma štrukturalizačné javy v magnetických nanokvapalinách na makro- aj nanoúrovni. Svoje vedecké výsledky publikuje v karentovaných vedeckých časopisoch. Vo svojich 33 rokoch je prvoautorom sedemnástich publikácií  a v zozname spoluautorských publikácií má už sedemdesiat záznamov.

Spomedzi ďalších rôznych ocenení spomeňme minuloročné prvé miesto v súťaži mladých vedeckých pracovníkov SAV do 35 rokov v rámci 1. oddelenia vied o neživej prírode za prácu Magnetické kvapaliny pre elektrotechnické aplikácie. V roku 2017 zvíťazil v Súťaži mladých fyzikov, organizovanej Slovenskou fyzikálnou spoločnosťou.

Michal Rajňák rozvíja svoju odbornosť na základoch elektrotechniky, za ktoré je vďačný svojmu dedovi. Na jeho gazdovstve vo Vyšnom Hrušove od detstva trávil veľa chvíľ. Ďakuje i za vštepenú lásku k prírode. „S manželkou bývame v Prešove, do Košíc dochádzam vlakom, ktorý mám mimochodom veľmi rád, ale srdce mi piští po relaxe v prírode a pri práci okolo domu. Snažím sa aspoň raz, dvakrát do týždňa vycestovať k dedovizni, kde som začal chovať včely. Šiel som na to vedecky, najprv som absolvoval kurz a naštudoval literatúru,“ dodáva s úsmevom Michal Rajňák.

Pandémia koronavírusu ho síce obmedzila vo vycestovaní na medzinárodné krátkodobé stáže a konferencie (napr. 11th Conference on Broadband Dielectric Spectroscopy and its Applications – Španielsko), no pochvaľuje si, že sa mohol venovať dopísaniu článkov a spracovaniu nameraných údajov. Na čo sa zameria v najbližšom čase? „Do konca roka budem robiť objednané merania pre kolegov na vibračnom magnetometri a písať článok o štruktúre magnetickej kvapaliny pod vplyvom súčasne pôsobiaceho elektrického a magnetického poľa. Okrem toho sa so svojimi kolegami, ale aj študentmi inžinierskeho a doktorandského štúdia snažíme experimentálne zistiť, či existuje v magnetických kvapalinách elektromagnetická väzba. Chceme zistiť, či okrem geometrickej štruktúry je možné elektrickými silami vyvolať aj magnetické interakcie magnetických nanočastíc, ktoré za normálnych podmienok magneticky neinteragujú. Veríme, že nájdenie odpovedí na otázky týkajúce sa elektromagnetickej väzby či mechanizmu elektrického preskoku v magnetických kvapalinách pomôže odstrániť niektoré bariéry, ktoré stoja pred technologickým transferom magnetických kvapalín do elektrotechnického priemyslu,“ povedal Michal Rajňák.

Text a foto: Katarína Čižmáriková

Príloha

Mladý vedec Michal Rajňák vo svojom laboratóriu. Nastavuje experimentálne podmienky na generátore vysokého napätia, ktorý používa na testovanie elektrickej pevnosti nanokvapalín
Príloha

Na archívnej snímke z vlaňajšieho seminára víťazov mladých vedeckých pracovníkov SAV do 35 rokov, kde Michal Rajňák predstavil svoju prácu Magnetické kvapaliny pre elektrotechnické aplikácie
Príloha

Michal Rajňák pozoruje vizuálne štruktúrne zmeny magnetickej kvapaliny pri súčasnom pôsobení homogénneho magnetického poľa a gradientného elektrického poľa