Badanie jest finansowane z projektu „Inicjatywa Doskonałości - Uczelnia Badawcza”, który realizowany jest na Politechnice Warszawskiej.

Odcinek 5: Więcej (materiałów poddanych badaniom) za mniej (pieniędzy), czyli o atomizacji ultradźwiękowej

Słuchaj odcinka tutaj:

• Anchor
• Spotify

Przeczytaj o projekcie >>>

Transkrypcja

Dariusz Aksamit: W dzisiejszym odcinku będziemy rozmawiać o ultradźwiękowym podejściu do atomizacji materiałów funkcjonalnych. Co to właściwie jest atomizacja, jak ją przeprowadzić i po co? O tym będziemy rozmawiać z  doktorem inżynierem Rafałem Wróblewskim z Wydziału Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej.

Rafał Wróblewski: Dzień dobry.

DA: Rozmawiamy, ponieważ dostałeś grant z programu IDUB, czyli z Inicjatywy Doskonałości – Uczelnia Badawcza, więc przy okazji gratulacje. Od razu pytanie – zacząłbym od tego co to są te materiały funkcjonalne?

RW: Materiały funkcjonalne to są takie materiały, w których najważniejszymi właściwościami są nie te wytrzymałościowej, czyli wytrzymałość na rozciąganie, sprężystość, plastyczność, tylko jakoś inne właściwości, np. przewodność elektryczna, magnetyczna, zdolność do zmiany kształtu pod wpływem różnych bodźców. Są to na przykład materiały inteligentne. Są one doskonałym przykładem materiałów funkcjonalnych. Jeśli ktoś para się bushcraftem i ma ze sobą zapalniczkę piezoelektryczną, to tam jest właśnie materiał funkcjonalny, czyli ceramika piezoelektryczna.

DA: Piezoelektryczna, czyli przykładamy siłę i dostajemy napięcie albo na odwrót. Dokładamy napięcie i mamy zmianę kształtu.

RW: Dokładnie tak.

DA: To mamy te materiały funkcjonalne, a wy je chcecie atomizować. Po co ta atomizacja?

RW: Atomizacja, czyli wytwarzanie sferycznych, kulistych cząstek proszku jest potrzebna, aby można było te materiały wytwarzać albo obrabiać dalej, czy kształtować dalej na drodze druku 3D lub też wykorzystywać w innych metodach, np. metalurgii proszków, czy też w produkcji kompozytów. W szczególności jeśli mówimy o druku 3D, dlaczego potrzebne są nam cząstki o takim doskonale sferycznym kształcie. Chodzi o to, że one najlepiej się zagęszczają. Mają najlepszą gęstość nasypową. Najładniej się układają w drukarce. Taka drukarka 3D działa na zasadzie układanie kolejnych warstw proszku, scalania ich różnymi metodami, czy to przez przetopienie wiązką lasera, czy to związanie jakąś żywicą. Ta kulistośc i ta gęstość nasypowa zapewnia jak najmniejszą porowatość takich wydruków.

DA: To przy okazji bardzo ważny wątek. Taki druk 3D popularnie najczęściej kojarzy się z plastikami, czy żywicami. Szczególnie, że to są takie drukarki, które dosłownie do domu można kupić za już niewielkie pieniądze. Ale mówisz, że to nie jest tylko plastik, czy żywica, no właśnie materiały chociażby wykonane z metalu. Czyli zarówno maszyna musi w innych warunkach pracować na jaki materiał musi być inny. Czyli jesteście w stanie produkować te proszki, ale rozumiem, ze przy okazji na Wydziale Inżynierii Materiałowej zajmujecie się drukiem 3D metalu zajmujecie.

RW: Tak. Mamy laboratorium druku 3D. Jest ono wyposażone w drukarki pracujące w technice SLM, czyli selective laser melting (przetapianie wiązką laserową). Też te proszki sferyczne można używa jako wsad do właśnie wytwarzania wydruków z osnową polimerową. Taką drukarkę, która można kupić sobie w sklepie, czy to w takim zestawie do samodzielnego montażu albo już gotową, można taki filament, czy też ja wolę używać polskiego słowa włókno, wypełnione takim proszkiem, wydrukować i w jakimś procesie spiekania, czy wypalania taki polimer usunąć i mieć metalowy wydruk. Albo mieć wydruk kompozytowy, czyli cząstki związane polimerem, np. o właściwościach magnetycznych. Czyli można sobie jakiś magnesik wydrukować.

DA: No właśnie. Cały czas myśląc o tym spiekaniu metalowych proszków, to tez pierwsze co mi przychodzi na myśl to wykonanie sztywnej, metalowej konstrukcji, która właśnie może przenosić obciążenia, a tu właśnie mówimy o druku z materiałów funkcjonalnych. Druku właśnie, który ma własności magnetyczne. Co to mogą być za zastosowania?

RW: Po pierwsze możemy drukować materiały magnetycznie twarde. Obecnie najlepszym materiałem, takim stopem twardym magnetycznie, to są oczywiście magnesy neodym, żelazo, bor. Z różnymi domieszkami. Oczywiście, neodym jest zaliczany do surowców krytycznych, czy też strategicznych. W każdej chwili możemy, my jako Europa, czy też świat zachodni, stracić dostęp do niego, ponieważ największe jego złoża są w Chinach, więc można na przykład takie magnesy, które są już zużyte, ze starych dysków, z zepsutego urządzenia do rezonansu magnetycznego, wymontować, przetopić albo zatomizować i wydrukować sobie taki magnes od nowa.

DA: Ok, ale w domu tego nie zrobię. Zapewne są do tego potrzebne wysokie temperatury. Jak właśnie sam ten proces przetapiania i atomizacji realizujecie w praktyce?

RW: Nasze urządzeni te do ultradźwiękowej atomizacji opiera się na dość prostej zasadzie uzyskania stopionego stopu. Skupiamy się na razie na materiałach metalicznych, czyli metale i stopy. Mamy dwie drogi przetapiania: w tyglu za pomocą indukcji, czyli prądy wirowe indukowane w naszym materiale wsadowym powodują jego podgrzanie, stapiamy, wydmuchujemy gazem na sonotrodę. O tym czym jest sonotroda za chwilę. Lub też możemy topić te materiały za pomocą łuku elektrycznego, czyli tak jak w takich popularnych spawarkach. Teraz ten materiał jest podawany na sonotrodę, czyli na taki element, który wibruje. Dosyć intensywnie. To są częstotliwości 15-20 kiloherców. Oczywiście, amplituda jest nieduża, bo to jest kilkadziesiąt mikrometrów jedynie. Natomiast wibracje są na tyle intensywne, że taka kropla, czy struga cieczy padająca na tę wibrującą sonotrodę po prostu rozpada się na takie malutkie kropelki.

DA: Jeśli dobrze rozumiem to ta sonotroda jest gdzieś w tym ciągu tego wydmuchu materiału.

RW: De facto ta struga cieczy upada pionowo z góry na tę sonotrodę i jest rozpylana. Ta struga cieczy. Czyli ten stop jest rozpylany na takie małe kropelki. One opadając sobie na dno komory, powoli krzepną. Nie zawsze krystalizują.

DA: Stygną i mamy małe kropelki.

RW: Na dole komory mamy proszek, tak scalony. Proszek kulisty.

DA: Ok. Czy jesteście w stanie regulować rozmiar ziaren tego proszku?

RW: Trochę, chociaż nie jesteśmy w stanie uzyskać takiego jednomodalnego rozkładu, że wyprodukujemy w dzisiejszym procesie wyprodukujemy tylko 50 mikrometrów. Tak się nie da, niestety. Jest pewien rozkład. Natomiast, oczywiście trochę regulujący amplitudę, tzn. ustawiając amplitudę i częstotliwość drgań sonotrody, możemy zbliżać się do kilkuset mikrometrów albo raczej do kilkudziesięciu. Przy czym i tak potem ten proszek trzeba przesiać i sobie wybrać, którą frakcję będziemy używać np. do druku 3D, metodą przetapiania laserowego, a którą możemy np. użyć do sprasowania, a którą będziemy wiązać np. polimerem.

DA: To jeszcze pytanie o sobotrodę. Wspomniałeś, że jest kilka metod atomizacji. Pytanie jakie są te standardowe i jaka zaleta tej, z której wy korzystacie.

RW: Standardowe maszyny, takie dostępne handlowo, atomizery, które na przykład znajdują, jeden taki atomizer w Instytucie Metali Nieżelaznych w Gliwicach, w naszej zaprzyjaźnionej jednostce. To jest duże urządzenie. Ono ma kilka metrów wysokości. Wsad musi mieć przynajmniej kilka kilo. My nie możemy sobie zawsze pozwolić na to, żeby wyprodukować kilogram, czy 10 kilogramów jakiegoś dziwnego stopu, który nie wiadomo, czy będzie miało odpowiednie właściwości.

DA: Brzmi drogo.

RW: Brzmi drogo. Zresztą w jednym z odcinków podcastu mówiłeś właśnie o tych czterodziewiątkowych, pięciodziewiątkowych pierwiastkach. To są duże pieniądze. Taki atomizer gazowy, oczywiście jest duży tygiel, duży wsad i rozdmuchiwana jest też struga cieczy, właśnie strumieniem gazu.  Ona czasem upada na dno takiej komory lub jest rozdmuchiwana do cieczy, aby szybciej materiał skrzepł, czy skrystalizował, w zależności od tego, czy mamy materiały krystaliczne, czy amorficzne. To są takie popularne, dostępne handlowo, atomizery gazowe. Z różnym grzaniem tego. Czasem jest to palnik plazmowy, czasem grzanie indukcyjne, czasem grzanie oporowe. To jest akurat taki mniej istotny szczegół. Nasze podejście jest takie, że możemy sobie 2 gramy stopu przygotować i zbadać, czy on się dobrze atomizuje, czy on ma właściwości odpowiednie po atomizacji, czy rozkład pierwiastków w takiej pojedynczej cząstce jest odpowiedni, czy nie nastąpiła segregacja tych pierwiastków. To jest różnica tej naszej metody. Ona jest taka laboratoryjna albo powiedzmy ćwierćprzemysłowa. Możemy dużo zatomizować tego proszku, w jakimś procesie bardziej ciągłym, natomiast zaletą jest to, że możemy…. No i urządzenie nie jest duże – dwóch osób stojących koło siebie.

DA: Czyli jeżeli chcemy bardziej prototypować, sprawdzić coś w niewielkiej ilości, można zacząć od tego, od tej małej próbki, jeśli coś wyjdzie, to wtedy iść w te kilogramy.

RW: Tak. To jest taka klasyczna inżynieria materiałowa – projektujemy jakiś materiał, przygotowujemy małą próbkę, sprawdzamy, czy nasze założenia były słuszne, czy materiał ma odpowiednią strukturę, właściwości, czy technologia wytwarzania jest odpowiednia i czwarty czubek takiego tetraedru to są właśnie cechy użytkowe. Jakby czy otrzymujemy pożądane.

DA: Jedyne takie popularne skojarzenie, które przychodzi mi do głowy z hasłem atomizacja to jest taki atomizer, czyli takie zwykłe psikadło, które się stosuje w perfumach, czy w ogrodzie, kiedy się psika na rośliny. Mimo, że jest to urządzenie, które pracuje w temperaturze pokojowej i pracuje z czystymi substancjami, bo praktycznie z wodą z jakimiś domieszkami, to i tak się często psuje. A to się zapcha wężyk, a to się ta dysza urwie, więc zastanawiam się, jeśli mówisz o roztopionym metalu, to mówimy o wysokich temperaturach, więc domyślam się, że tutaj jest więcej rzeczy, które mogą pójść nie tak. Czy to jest takie proste, że wkładamy sonotrodę i ona działa, czy jest to wyzwanie inżynierskie?

RW: Jest to wyzwanie inżynierskie z różnych względów. Pierwszy, taki podstawowy to jest sama sonotroda, która pracuje z dużymi częstotliwościami, a materiały, z których te sonotrody wykonujemy, to są czasem stopy miedzi, czasem stopy tytanu, nie lubią taki gwałtownych i częstych zmian. Jest takie zjawisko jak zmęczenie materiału. Ktoś kto tam się interesuje lotnictwem, dobrze wiem, ze jak to skrzydło zbyt wiele razy się to skrzydło wygnie w te i we w te, to może materiał zmęczyć i czasem to skrzydło odpada. Tutaj też byśmy chcieli, aby taka sonotroda nie pękła nam w trakcie, a ona pracuje w trybie fali stojącej i 20 tys. razy na sekundę zmienia swój kierunek góra-dół. Pierwszym wyzwaniem inżynierskim jest właśnie dobranie takiego materiału, który w podwyższonej temperaturze, bo na górze tej sonotrody mamy kontakt z roztopionym metalem, to jest przynajmniej kilkaset stopni. Jeśli atomizuje stopy aluminium to jest 700-800. Jak idziemy w tytan to jest ponad tysiąc, a nie daj boże wolfram, to są poważne temperatury. A z drugiej strony, ta sonotroda na dole, gdzie jest przetwornik piezoelektryczny, jest zimna.

DA: Więc mamy nie tylko mechaniczne przeciążenia, ale jeszcze gradient temperatury.

RW: Tak. To jest nietrywialne rozwiązanie inżynierskie, takie zagadnienie inżynierskie, ale jakoś sobie z tym radzimy.

DA: Jak? Jak właśnie?

RW: Mamy takiego zdolnego doktoranta, który jest biegły w liczeniu. Nie za bardzo mogę mówić na jakiej podstawie on to dokładnie dopiero, bo to jest po pierwsze trochę tajne z racji, że jego praca magisterska jest utajniona, właśnie na dobór materiałów na te sonotrody, a częściowo jest to oparte o know-how, a nie chcemy za bardzo zdradzać jak to robimy. Jest też jakiś patent na to, związany z tą atomizacja ultradźwiękową. Generalnie są to klasyczne równania związane z drganiami, modułem Yanga, przewodnością cieplną. Tylko trzeba dobrze do tego podejść, z głową, a on ma głowę. Łukasz ma głowę. Potrafi takie zadania rozwiązywać. Oczywiście, w zależności od tego jaki materiał atomizujemy, to bierzemy różne materiały. Raz to mogą być stopy miedzi, dość zaawansowane, nie jakieś zwykłe mosiądze. Czasem wystarczy stop tytanu i też daje radę. Jeszcze jest kwestia dokładnego wykonania. To jest już takie niby warsztatowe, ale dość dokładnie trzeba wykonać sonotrodę, żeby ona miała odpowiednią długość. Bo tam ma być fala stojąca zamknięta w tym pucku metalu.

DA: Jasne. To trzeba jedno z drugim dopasować. Też przypomina mi się warsztat, który mamy na Wydziale Fizyki. To jest niedocenienia jak tam pracują technicy, którzy obsługują tokarki. Nawet jeśli ma się pełna wiedzę, to nie jest to samo jak się umie wykonać jakiś element. Dobrze. Poczekamy w takim razie na publikację, patenty, aby przeczytać to co się da. To jest właśnie know-how. Nie wszystko właśnie się da wyczytać.

RW: Tak. Od strony takie sprzętowej nie za dużo mówimy, natomiast publikacja już jedna jest. Tam pokazujemy szeroką gamę materiałów, które udało się zatomizować. Od bardzo prostych typu stal 316, czyli taka kwasoodporna, czy to jak się potocznie mówi „nierdzewka”, aż po bardziej skomplikowane stopy takie nawet, które wykazują strukturę amorficzną po tej atomizacji. Czyli nie są krystaliczne. No i stopy między innymi funkcjonalne, czyli oparte na niklu, miedzi, manganie, galu, czyli to są te właśnie jeden z przykładów materiałów funkcjonalnych.

DA: Też wspominacie na koniec swojego artykułu, do którego przeczytania zachęcam na stronie badawcza.pw.edu.pl w Aktualnościach. Na samym końcu jest informacja, że będziecie badać gadolin. Czy już otrzymaliście go? O co chodzi z tym gadolinem? Dlaczego akurat on?

RW: Z racji tego, że moje zainteresowania naukowe po napisaniu doktoratu kręcą się dookoła zjawiska magnetokalorycznego, czyli zmiany temperatury materiału za pomocą pola magnetycznego, to badamy takie zjawisko. Jednym z materiałów, który wykazuje takie właściwości jest gadolin. Czysty pierwiastek z grupy ziem rzadkich, który w temperaturze pokojowej jest w stanie zmienić swoją temperaturę, w takim pojedynczym cyklu namagnesowanie - rozmagnesowanie, o kilka stopni Celsjusza. To może mieć praktyczne zastosowanie do zbudowania lodówki, czy chłodziarki, działającej nie na zasadzie sprężania i rozprężania gazu, tylko magnesowania i rozmagnesowania.

DA: Magnetokalorycznie brzmi jakby się  grzało od przyłożenia pola magnetycznego, ale rozumiem, że możecie i grzać i chłodzić.

RW: Tak. W przypadku, kiedy mówimy o bezpośrednim efekcie magnetokalorycznym, w przypadku namagnesowaniu materiał się ogrzewa, możemy odebrać od niego to dodatkowe ciepło, które uzyskać w procesie magnesowania, cały czas trzymając pole włączone. Jeśli pole wyłączymy, to on się ochłodzi. A jeśli się ochłodzi to znaczy, że ma zdolność pobrania tego ciepła z czegoś, np. puszki z napojem.

DA: Szczególnie myśląc o tym, gdzie jest gadolin w układzie okresowym i ile kosztuje za kilogram, wątpię żebyśmy mieli z tego lodówki do chłodzenia napojów, ale będziecie pracować nad…. Inaczej – co to ma chłodzić?

RW: Cokolwiek. Widziałem swego czasu, będąc na konferencji w Danii, taki demonstrator zbudowany na bazie chłodziarki do wina, który właśnie pracuje na gadolinie i tam właśnie mają jakieś napoje.

DA: Ok, czyli to nie tylko jest zestaw laboratoryjny.

RW: Nie, nie. Oczywiście, jest to bardzo drogie, tak jak powiedziałeś, ponieważ sam gadolin nie jest tani. Technologia też nie jest tania. Rozwiązania też nie są trywialne, bo tam kwestia przepływu cieczy dosyć też częstego, bo to jest kilka, kilkanaście razy na sekundę ciecz musi przepłynąć przez taki wymiennik. Odpowiedni jest układ magnetyczny, skoro mamy namagnesowywać i rozmagnesowywać z dużą częstotliwością. We współpracy Ames Lab, to jest taka jednostka naukowa ze Stanów Zjednoczonych, zlokalizowana przy Iowa State University. Jest częścią tego uniwersytetu i jednocześnie częścią Departamentu Energii rządu Stanów Zjednoczonych. Dlaczego gadolin? Po pierwsze, dlatego że jest świetnym materiałem takim odniesienia, czy to jak to się popularnie mówi benchmarkowym. Wiadomo jakie ma właściwości i jeśli umiemy wyprodukować, wytworzyć takie cząstki proszku gadolinu i jakiegoś innego materiału magnetokalorycznego, to możemy je razem porównać. Dlatego właśnie podjęliśmy próbę atomizacji tego gadolinu. Wyszło przepięknie. Wstępnie badania na wydziale wykazały, że zmiana nie temperatury, ale taki pośredni parametr zmiany, entropii magnetycznej mieści się w granicach raportowanych w publikacjach naukowych, więc jest ok. Teraz wysyłamy ten gadolin do Ames Lab i oni tam już będą go po swojemu badać. Następnie powstanie kolejna publikacja dotycząca atomizacji gadolinu, a w przyszłości zakładamy, że będziemy z tego gadolinu drukować takie wymienniki ciepła do chłodziarki magnetycznej i będziemy również wytwarzać takie wymienniki z innych materiałów, które np. są wykonane z pierwiastków znacznie bardziej dostępnych i tańszych.

DA: Przyszła mi do głowy satelita, jakaś misja na Marsie, coś takiego odległego, że dużo rzeczy można na miejscu znaleźć, ale dużo trzeba faktycznie zrobić. Domyślam się, że taki zamknięty w luku bagażowym proszek czy to gadolinowy, czy to matalowy, potencjalnie może w przyszłości posłużyć do wytwarzania skomplikowanych, trudnych rzeczy, gdzieś na miejscu. Jeśli np. nie będzie możliwości dowiezienia tego z Ziemi. Może za daleko wybiegam, ale….

RW: Ale tak! Generalnie rzecz biorąc można sobie do tego luku bagażowego taki atomizer zapakować.

DA: I sam proszek wytwarzać.

RW: Tak. Oczywiście, my się póki co zajmujemy metalami i stopami. Natomiast nic nie stoi na przeszkodzie, żeby zatomizować i wydrukować materiały ceramiczne. Jakieś bardziej zaawansowane. To jest tylko kwestia tego, że inna jest metoda topienia materiałów ceramicznych. Oczywiście, prądy wirowe odpadają, bo ceramika na ogół nie przewodzi. Jeśli mielibyśmy do dyspozycji palnik plazmowy, no to czemu nie.

DA: Spojrzałem ten artykuł na stronie badawcza.pw.edu.pl, rzuca mi się w oczy piękne zdjęcie tych mikrokropelek. Jest to zdjęcie ze skaningowego mikroskopu elektronowego. Na skali jest tutaj 100 mikrometrów. Już tak wspomniałeś już o tej współpracy, którą macie. To, że na Wydziale Inżynierii Materiałowej macie część sprzętu to jest jedno, ale już wspomniałeś o Wrocławiu, jeśli dobrze pamiętam, o Instytucie Metali Nieżelaznych.

RW: Gliwice.

DA: Przepraszam, Gliwice. Jeszcze mówiłeś o Amerykanach. Chciałem spojrzeć wstecz jak w ogóle doszło do tego, że współpracujecie i jak ta współpraca na co dzień przebiega.

RW: Z Instytutem Metali Niezależnych znamy się  bardzo długo, bo podejrzewam, że współpraca z nimi jest dłuższa niż historia, może historia nie, bo historia Wydziału na pewno nie. W tym roku nasz Wydział obchodzi trzydziestolecie, ale wcześniej był instytutem na prawach wydziału. Myślę, że już wtedy ta współpraca była. Tutaj generalnie realizujemy razem dużo projektów. IMN jest mistrzem w zdobywaniu finansowania, nie wiem czy ktoś ma tyle co oni. Są świetni. Bardzo dobrze się z nimi współpracuje. Natomiast, Ames Lab to taki trochę ślepy strzał. Tam osobą wiodącą prym w tym zespole jest profesor Vitalij Pecharsky, który mimo słowiańsko brzmiącego nazwiska jest rodowitym Amerykaninem. On jest guru tych właśnie materiałów magnetokalorycznych. To dzięki niemu powstał taki skrót GMCE, czyli Giant Magnetocaloric Effect. Był jednym z pierwszych, który napisał razem z K.A. Gschneidnerem taki artykuł, który ma niebotyczną liczbę cytowani właśnie o magnetokalorycznym efekcie i jego potencjalnych zastosowaniach do chłodzenia. Stwierdziłem, że skoro to są Amerykanie, to kiedyś do nich napiszę maila, powiem co my tutaj umiemy, zapytam czy można przyjechać. Tak, można. Pojechałem.

DA: Takie proste. Napisać maila i pojechać.

RW: Generalnie to mi się podoba akurat w kontaktach z ludźmi ze Stanów, że tam jak się napisze „robimy takie rzeczy” i tutaj w dodatku jak mam pieniądze, aby pojechać i oni nie muszą swoich środków wykładać, to tak, spoko, przyjedź, coś zrobimy. No to robimy.

DA: Fantastycznie. Myślałem, ze to będzie historia w stylu poznaliśmy się na konferencji.

RW: Nie, no. Tam wcześniej na konferencji również. Generalnie to było punktem zaczepienia, że on był chairmanem sesji, na której ja miałem prezentację. Jakaś tam dyskusja się wywiązała. Napisałem, że poznaliśmy się tam i tam i tutaj mam taką propozycję. Ok, fajnie. Mam nadzieję, że coś z tego będzie więcej, bo oni są z kolei bardzo sprawni w konstruowaniu właśnie tych urządzeń. Mają świetny prototyp właśnie takiej chłodziarki magnetokalorycznej, więc my możemy wytwarzać te elementy aktywnie magnetycznie i u nich testować. Już nie musimy budować swojego. Gdzieś tam kiedyś będę chciał, abyśmy mieli na wydziale taką chłodziarkę magnetyczną, ale to tak jakby wolę się nauczyć na ich błędach, nie powtarzać ich. Nie wyważać otwartych drzwi.

DA: Będą jeszcze inne konkursy, więc pewnie będzie z czego finansować kolejne projekty. Faktycznie, oni są tak zwanymi „early adopter”, czyli ci, którzy ponoszą te największe koszty. Za nim ten know-how wypracuje się, to ileś błędów trzeba popełnić. Pamiętam, że jeden z wykładowców podkreślał, że studia są właśnie po to, aby studenci popełniali błędy. Niestety, nie pamiętam. To był wykładowca z MEiL-u, który opowiadał o jednym z pojazdów, chyba o Kropelce. Chodziło o to, że studenci mieli coś zaprojektować i on im mówił, że to nie zadziała. Oni to zaprojektowali. Nie zadziałało. Chodziło o to, że to było cenne, bo teraz wiedzą, że to naprawdę nie zadziałała. Chciałbym nawiązać tutaj do tej współpracy też ze studentami, tu chyba już doktorantami, inżynier Łukasz Żrodowski i magister inżynier Bartosz Morończyk są również wymieni w składzie zespołu badawczego. Rozumiem, że to są wasi doktoranci. Skąd oni się wzięli w zespole i jak ta współpraca przebiega? Chodzi o taką kuchnię. Chodzi o to, że jak ktoś jest studentem i zastanawia się nad pójściem na doktorat, to jak to wygląda w praktyce w takim miejscu?

RW: U nas, chyba jesteśmy wydziałem, która ma stosunkowo najwięcej doktorantów do kadry naukowej. Może teraz to jest troszkę mniej, bo tam się zmieniały formalne uwarunkowania, ale nadal mamy doktorantów bardzo dużo. Bo inżynieria materiałowa jest nie tylko od strony technologicznej, że można zostać specjalistów od materiałów, być materiałoznawcą, technologiem, itd., ale można też zostać naukowcem, czyli te materiały projektować, wytwarzać, badać, charakteryzować. My rok rocznie, właściwie dwa razy do roku prowadzimy nabór na studia doktoranckie w ramach Szkoły Doktorskiej nr 1. Cały czas oferujemy różne tematyki, tym bardziej, że realizujemy na wydziale bardzo dużo projektów naukowych. Może to nie zabrzmi zbyt dobrze, ale potrzebujemy do nich pracowników. Doktoranci są świetni, bo są nieźli naukowo, są zaangażowani, mają dużo wolnego czasu, na ogół, więc mogą się poświęcić tej nauce. Pracują na swoje CV, piszą publikacje, jeżdżą na staże. Bardzo dużo naszych doktorantów jeździ w trakcie studiów dokądś, aby zdobyć trochę doświadczenia. Potem jeżdżą na postdocki. W ten sposób zdobywamy takich uzdolnionych pracowników. Natomiast, historia Łukasza to jest w ogóle bardzo ciekawy temat, ponieważ on kiedyś do mnie wpadł do pokoju, ot tak: „Dzień dobry, panie doktorze. Bo ja mam to taki pomysł, żebym drukował szkła metaliczne.” Mówię, zaraz, chwila, moment. Tu jakieś sprawozdania sprawdzam. „No bo tutaj mam taki pomysł”. Siada i coś tam prezentuje. Mówię: „Dobrze, dobrze”. Po jakimś czasie przychodzi mi z gotową pracą, że on już tu zrobił, on się dogadał, tam wydrukowali. Rzeczywiście da się to zrobić. Okazuje się, że można szkła metaliczne, czyli materiały, które nie wykazują struktury krystalicznej.

DA: Tylko amorficzną.

RW: Tutaj polecam odcinek podcastu z profesorem Antonowiczem o krystalizacji palladu. Można je drukować. One też mają śmieszne właściwości. Mechaniczne, magnetyczne. Tak o, został u nas. W ogóle Łukasz jest laureatem Diamentowego Grantu Ministerstwa jeszcze Nauki i Szkolnictwa Wyższego. Był pierwszym doktorantem na naszym Wydziale, który nie miał magistra i był tylko inżynierem, później napisał sobie jeszcze pracę magisterską. Teraz jest doktorantem i właśnie takimi rzeczami się zajmuje: drukiem, atomizacją. Jest jednym z filarów naszego zespołu.

DA: I realizuje się naukowo?

RW: Bardzo. Bardzo.

DA: Naprawdę jest miło usłyszeć, że są studenci, którym się chce, którzy sami wykazują inicjatywę i z którymi tak fajnie się później pracuje jako z doktorantami. Ja też mam bardzo dobre zdanie o kołach naukowych na Politechnice Warszawskiej i zdaje się, że koła naukowe to jest to co wyróżnia Politechnikę Warszawską na tle kraju, że faktycznie u nas ten ruch studencki naukowy jest bardzo silny. Słyszałem, że również wy współpracowaliście w jakiś sposób z kołami naukowymi.

RW: Tak. Przez pewien czas byłem opiekunem jednego z kół naukowych u nas na Wydziale – Koła Naukowego WAKANS, które we współpracy z kołem z Wydziału MEiL, z MELpropem, dostali pieniądze na zakup silnika odrzutowego do modeli zdalnie sterowanych. Takiego z pełnym oczujnikowaniem. Obroty, siła i tak dalej. Testowali ten silnik, ale kupili silnik nie tylko po to, aby go sobie odpalić, skądinąd jest to bardzo fajne przeżycie, tak stać obok takiego pracującego silnika, ale też drukowali niektóre elementy, właśnie w technice 3D, w technice SLM. Drukowali takie dysze, które doprowadzają paliwo do komory odpalania z takimi tubulizatorami. Chodzi o to, żeby mieszanka paliwowa była dobrze wymieszana z powietrzem. Udało im się i świetnie ten silnik pracuje. Podobno lepiej wchodzi na obroty, łagodniej. Zresztą chyba na Instagramie albo na profilu WIM PW albo ogólnym PW jest właśnie wrzucony filmik, jak ten silnik pracuje. Polecam.

DA: Spróbujemy odnaleźć i zalinkować w opisie odcinka. Myślę jeszcze o tym, że jak tak rozmawiamy o tej inżynierii materiałowej, mam wrażenie, że ciągle skaczemy do jakieś innej dziedziny. Tu rozmawiamy o grzaniu i chłodzeniu, tu rozmawiamy o konstrukcja mechanicznych, tutaj teraz o napędach silnikowych. Kiedyś myślałem, że inżynieria materiałowa to jest już taka inżynieryjna, ścisła, wąska dziedzina, a tu się okazuje, że ona jest bardzo taka podstawowa. W sensie, że ona jest taka podstawowa dla innych nauk. Zdradzę, że przyniosłeś do studia te chmury tagów, pokazujące różne wydziały czym się zajmują. Na pięciu z nich „materiały” i na fizyce i na chemii materiały są na pierwszym miejscu. Jak patrzysz w ogóle na tę inżynierię materiałową.

RW: Może nie będzie moje spojrzenie obiektywne. Właściwie na pewno nie będzie obiektywne.

DA: Nie musi.

RW: Zajmuję się nią od wielu lat. Uważam, że to co jest fajne w inżynierii materiałowej, że ona jest taka, już nawet nie interdyscyplinarna, tylko multidyscyplinarna. Trzeba troszkę ogarniać fizykę, chemię, trochę matematykę, wiec to jest szalenie istotne, że my pokazujemy, albo staramy się pokazywać na Wydziale po co uczymy macierzy w tym rachunku na matematyce, bo z tego można obliczyć jakie będą naprężenia w materiale. A po co jest fizyka? Żeby ogarnąć na przykład właśnie zjawisko magnetokaloryczne. Czy też chemię. Jeśli ktoś się para polimerami, to potrzebna jest wiedza chemiczna. Chemia organiczna jest niezwykle istotna. To jest bardzo ważne. Inżynieria materiałowa jako dziedzina nauki jest właśnie taką, która bierze, może nie to co najlepsze, ale takie fajne praktyczne aspekty tych podstawowych nauk: matematyki, fizyki, chemii i paru jeszcze innych, medycyny, biologii również, bo też mamy prężnie działającą grupę biomateriałów, jakieś drukowanie protez dla zwierząt, między innymi. Ostatnio też była wrzutka o protezie dla jakiegoś psa. Wcześniej jeszcze jedna z grup drukowała jakąś kostkę dla zwierzaczka. Są materiały bioaktywne, które mogą służyć jako opatrunki. To też jest inżynieria materiałowa, tylko we współpracy z medycyną. To jest piękne w tej naszej dziedzinie i fajne u nas na Wydziale, że można się odnaleźć jeśli ktoś niespecjalnie chce być metalurgiem, proszę bardzo – polimery albo materiały ceramiczne albo biomateriały. Każdy znajdzie coś dla siebie.

DA: Właśnie. Drukowanie z biożeli to już nawet pozwala na drukowanie, że z jednej fiolki leci kolagen, który buduje rusztowanie, a z drugiej fiolki lecą komórki, a z trzeciej fiolki leci substancja odżywcza dla tych komórek. Można wydrukować sobie kawałek skóry. Jak ktoś interesuje się medycyną, ale wolał jednak być inżynierem lub nie dostał się na medycynę, nadal może się odnaleźć.

RW: Po biolchemie jak najbardziej również przyjmujemy ludzi.

DA: To są bardzo dobre wieści, jeśli tego podcastu słuchają maturzyści, którzy myślą, gdzie się dostać na studia. Jak widać można na Wydziale Inżynierii Materiałowej łączyć różne wątki i specjalności. Wychodzi na to, że i dla maturzystów i dla doktorantów jest co robić i to fajnego, multidycyplinarnego. To co mnie w tym najbardziej przekonuje, to że coś praktyczne, coś co naprawdę komuś się przydaje. Z tej okazji zapraszamy również na Wydział Inżynierii Materiałowej, a ja jeszcze raz gratuluje grantu. Doktor inżynier Rafał Wróblewski z Wydziału Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej. Dziękuję za rozmowę.

RW: Dziękuję.