Ultralekkie gazary – czy zrewolucjonizują przemysł kosmiczny?
Ultralekkie, wytrzymałe, pochłaniające dźwięki, energię, tłumiące drgania, dobrze przenoszące wyższe temperatury – takie są gazary. Te nowe materiały, nad którymi w Polsce pracują naukowcy na Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie, są pożądane m.in. w przemyśle kosmicznym. Mogą przyczynić się do ochrony naszej planety przed zmianami klimatycznymi.
Gazary, nazywane inaczej strukturami typu lotos (lotus), czy DioPoMat-ami to nowe materiały, zawierające różnorodne substancje, na pozór trudne do pogodzenia - np. metal i ceramikę z gazem. - W naszym przypadku jest to magnez z wodorem. To zdumiewające materiały, które mogą zawierać nawet do 70 proc. objętości wodoru – tłumaczy twórca gazarów z AGH w Krakowie prof. Jerzy J. Sobczak. I dodaje, że wodór jest najczęściej występującym pierwiastkiem we Wszechświecie, który w trzech czwartych składa się z tego pierwiastka. Wraz z helem stanowią one 99 proc. widzialnej materii.
Jak wygląda proces wytwarzania gazarów? - Na tym etapie dość niebezpiecznie – odpowiada naukowiec. - Wymaga to wtłoczenia wodoru - palnego gazu - do ciekłego metalu w wysokiej temperaturze. Współczesna technologia pozwala robić to w sposób bezpieczny, z wykorzystaniem mieszaniny także innych gazów, mniej wybuchowych - wyjaśnia prof. Sobczak. W trakcie krzepnięcia powoli pozwala się tej ilości gazu wydzielać w sposób kontrolowany, np. jako niewielkiej średnicy przelotowych kapilarów bądź malutkich pęcherzyków.
- I te kapilary rosną w taki sposób i tam, gdzie my chcemy, w związku z czym tworzy się taka przestrzenna siateczka obok siebie położonych kanalików czy innych kształtów porów, a ich rozkład w strukturze metalu jest sterowalny - tłumaczy profesor. Do stosowania tej technologii wymagane są specjalne atestowane urządzenia.
Gazary mogą być stosowane jako lekkie materiały konstrukcyjne, absorbenty promieniowania czy energii uderzenia, rozpylacze/mieszalniki paliwa bądź radiatory a nawet jako implanty w medycynie, czy inne „części zamienne” dla człowieka. Obecnie znajdują zastosowanie jako filtry w przemyśle chemicznym, filtry do insuliny w medycynie, części rakiet i silników odrzutowych.
Czytaj: Naukowcy po raz pierwszy odkryli planetę w innej galaktyce
Zastosowaniem gazarów, m.in. do budowy części kadłubów pozaziemskich pojazdów i podzespołów silników rakietowych, jest zainteresowany przemysł kosmiczny. Dlaczego? - Po pierwsze, są lekkie, po drugie – wystarczająco wytrzymałe, po trzecie, jeżeli są na bazie ceramiki, to są bardzo odporne na wysokie temperatury - tłumaczy prof. Sobczak.
Na potrzebę produkcji większej ilości gazarów, w tym tzw. gazarów hybrydowych, zawierających wstawki innych materiałów monolitycznych oraz wysokoporowatych i ultralekkich, zwracała uwagę Europejska Agencja Kosmiczna, z którą zespół prof. Sobczaka w przeszłości współpracował. - Potrzebujemy takich materiałów konstrukcyjnych, które będą traktowane kompleksowo. Nie tylko, aby służyły w kosmosie, ale żeby przy powrocie na Ziemię, czasem niespodziewanym, czasem awaryjnym, nie wywoływały więcej jeszcze szkód prowadzących do zmian klimatycznych - podkreśla twórca gazarów z AGH.
Opracowane przez zespół prof. Sobczaka mobilne stanowisko do badań właściwości ciekłych metali, stopów, szkieł, żużli i innych substancji w szerokim zakresie temperatury topnienia otrzymało Złoty Medal Targów ITM Industry Europe 2021 w Poznaniu w kategorii „Nauka dla Gospodarki”. Rozwiązanie zostało opracowane przy współpracy z firmą MeasLine sp. z o.o. oraz Instytutu Metalurgii i Inżynierii Materiałowej im. Aleksandra Krupkowskiego PAN w Krakowie.
Prace nad gazarami po raz pierwszy przeprowadzono w latach 70. XX wieku na Ukrainie. Od początku lat 90. są one intensyfikowane w innych ośrodkach na świecie, w tym w USA, Niemczech, Japonii i w Chinach, gdzie pracuje się nad lepszym i szerszym praktycznym wykorzystaniem tych materiałów.
