W poszukiwaniu perfekcyjnego złącza
Unikalne w skali światowej badania użytkowe i naukowe dotyczące możliwości klejenia (adhezji) dwóch materiałów konstrukcyjnych o różnych własnościach chemicznych, fizycznych i mechanicznych opublikował w swojej pracy doktorskiej Michał Budzik z Wydziału Mechanicznego Politechniki Gdańskiej oraz Laboratorium Mechaniki Fizycznej Uniwersytetu Bordeaux. Badania tego typu pozwolą ekspertom przewidywać zachowanie złączy asymetrycznych w każdych warunkach.
Michał Budzik jest autorem anglojęzycznej pracy doktorskiej poświęconej pękaniu asymetrycznych złączy klejonych, przygotowanej pod kierunkiem dr inż. hab. Krystyny Imielińskiej.
Jak wyjaśnia w rozmowie z PAP, połączenia adhezyjne, albo – jak zwykło się mówić – klejone, są coraz częściej stosowaną metodą łączenia materiałów. Pozwalają one na obniżenie masy konstrukcji, nie wprowadzają karbów strukturalnych, są odporne na korozję. Coraz częściej wykorzystuje się je jako elementy odpowiedzialne, czyli takie, które mają przenosić obciążenia konstrukcyjne. Metodę tę wykorzystuje się w transporcie oraz w medycynie, budownictwie czy energetyce.
"Oprócz lepszych własności wytrzymałościowych nie wprowadzają one do konstrukcji żadnych lub prawie żadnych naprężeń dodatkowych. Daje to olbrzymią przewagę nad metodami tradycyjnymi, jak choćby spawanie, które wywołuje poważne zmiany w materiale łączonym" – wylicza zalety połączeń adhezyjnych dr Budzik.
Dodaje, że jest to jedyna metoda łączenia która pozwala "związać" ze sobą dwa zupełnie różne materiały, na przykład aluminium i stal, bez narażania ich na korozję. {mospagebreak}"Ze względu na dostępność coraz nowszych, wytrzymałych i trwałych klejów złącza adhezyjne są najatrakcyjniejszą metodą łączenia nowoczesnych materiałów konstrukcyjnych. Pozwalają skorzystać z dobrodziejstw kompozytów węglowych czy aramidowych. Połączenie takich materiałów metodą inną niż +klejenie+ na dobrą sprawę, wymagałoby ich zniszczenia" – podkreśla naukowiec.
Aby zrozumieć znaczenie złącz adhezyjnych w życiu codziennym, badacz proponuje spojrzeć na popękane mosty lub budynki. Jak tłumaczy, budowle można skutecznie naprawić "łatami" kompozytowymi, odpornymi na działanie środowiska, co dodatkowo zabezpieczy je przed jego niszczącym działaniem.
"Proszę sobie wyobrazić skomplikowane osłony termiczne wykonane z ceramiki w promach kosmicznych. Muszą one zostać jakoś +przymocowane+ do elementów konstrukcji promu. Innej metody niż klejenie nie ma. Kadłuby, ramy samolotów, nadwozia, ramy samochodów wykonane z nowoczesnych materiałów obniżających ich masę, prowadząc do wzrostu szeroko pojętej efektywności wymagają i będą wymagać połączeń adhezyjnych. Stąd też niezbędne jest zgłębianie wiedzy w tym kierunku i poznawanie jej tajników" – wylicza dr Budzik.
Michał Budzik otrzymał stypendium od zarządu województwa pomorskiego ze środków Programu Operacyjnego Kapitał Ludzki. Przyznaje, że pomogło mu ono w życiu codziennym, bowiem stypendium doktoranckie jest niewystarczające i normalne przeprowadzenie przewodu jest praktycznie niemożliwe, ze względu na konieczność dodatkowej pracy. {mospagebreak}Stypendium zdobyte w programie InnoDoktorant pozwoliło mu odbyć kilka dodatkowych podróży do Francji, gdzie równolegle zdobywa stopień doktora pod okiem prof. Martina Shanahana. We Francji połączenia adhezyjne są znane i wykorzystywane, za sprawą takich firm jak Dassault Aviation czy Airbus. Zdaniem badacza, ciężko jest pracować bez wizji współpracy z gospodarką, ale nie powinna ona być jedynym celem pracy naukowej.
"Przemysł w Polsce jest konserwatywny, ograniczony, nieurozmaicony, czekający na gotowe odpowiedzi. Często boi się nowości trzymając się technologii przestarzałych" – ocenia dr Budzik.
Technologie, które proponuje przemysłowi stypendysta, pozwalają na efektywną ocenę użytych klejów, obróbki wstępnej przeprowadzonej na materiale przed klejeniem, określenie wpływu środowiska pracy i trwałości złączy. Umożliwiają więc prawidłowe zaprojektowanie złącza klejonego pod wymaganą aplikację. Pozwalają też na określenie stanu złącza w czasie jego pracy, co umożliwia m.in. obserwację zmian związanych z oddziaływaniem środowiska.
Naukowiec chce zainteresować tymi technologiami nowoczesne zakłady jachtowe i stocznie Pomorza.
"Z jednej strony są one zainteresowane nowoczesnymi materiałami i metodami ich łączenia. Z drugiej zaś, korzystają ze starych technologii wspierani doświadczeniem już wyniesionym. Nie jest to sektor tak dynamiczny jak choćby lotnictwo, ale jestem pewien, że za kilka lat to się zmieni. Dodam jedynie, że pewne wspólne drobne prace są już wykonywane. Dodatkowo, niebawem może otworzyć się perspektywa elektrowni atomowych, wiatrowych, słonecznych. Wszędzie tam połączenia adhezyjne mogą zdobyć znaczącą pozycję" – uważa dr Budzik.
/PAP Nauka w Polsce
Zaloguj się Logowanie