Polscy naukowcy pracują nad inteligentnym metamateriałem do zastosowań w budownictwie i medycynie
Zespół badawczy z Politechniki Gdańskiej pod przewodnictwem prof. Magdaleny Ruckiej rozwija przełomowy projekt z zakresu nowoczesnych materiałów inżynieryjnych. Prace koncentrują się na opracowaniu nowej klasy inteligentnych metamateriałów, których właściwości fizyczne wynikają nie tylko z komponentów, ale przede wszystkim ze starannie zaprojektowanej struktury. Tego typu materiały mają zrewolucjonizować podejście do projektowania i monitorowania konstrukcji w wielu branżach – od budownictwa po zastosowania biomedyczne.
Celem badań zespołu z Katedry Wytrzymałości Materiałów jest stworzenie materiału zdolnego do samodzielnej diagnozy stanu technicznego, generowania ciepła oraz inicjowania procesu naprawy uszkodzeń. To ambitne założenie będzie możliwe do realizacji dzięki integracji systemów sensorycznych bezpośrednio w strukturze materiału. Opracowywane kompozyty będą w stanie na bieżąco reagować na zmiany zachodzące w ich wnętrzu, co pozwoli znacząco zwiększyć bezpieczeństwo i trwałość nowoczesnych konstrukcji.
W ramach projektu opracowywane są dwa rodzaje materiałów kompozytowych. Pierwszy z nich zakłada drukowanie przewodzących ścieżek z domieszkami węgla, umożliwiających przepływ prądu i pomiar parametrów wewnętrznych. Drugi typ wykorzystuje technologię druku 3D do osadzania ciągłych włókien węglowych w matrycy polimerowej, co pozwala na precyzyjne odwzorowanie skomplikowanych struktur. Tak zaprojektowane materiały będą mogły pełnić funkcje detekcyjne bez konieczności instalowania zewnętrznych czujników.
Zespół badaczy z Gdańska wdraża nowatorską metodologię zintegrowanej diagnostyki, opierającą się na łączeniu kilku technik pomiarowych. Wśród wykorzystywanych metod znajdują się m.in. cyfrowa korelacja obrazu, emisja akustyczna, analiza propagacji fal ultradźwiękowych, pomiar rezystancji oraz termowizja. Pozwala to na uzyskanie pełniejszego obrazu zachodzących procesów, takich jak mikropęknięcia, deformacje czy zmiany temperatury, a jednocześnie umożliwia wzajemną weryfikację zebranych danych.
Dzięki synchronizacji pomiarów i analizie danych w czasie rzeczywistym, naukowcy mogą konstruować zaawansowane algorytmy diagnostyczne, pozwalające nie tylko na wykrywanie uszkodzeń, ale również na ich precyzyjną lokalizację i ocenę stopnia zaawansowania. To otwiera nowe perspektywy dla tworzenia autonomicznych systemów monitoringu technicznego konstrukcji, które mogą znaleźć zastosowanie zarówno w dużych inwestycjach inżynieryjnych, jak i w medycynie regeneracyjnej.
Źródło: Politechnika Gdańska
Czytaj też: Polscy naukowcy odzyskują fosfor z odpadów – przełom w produkcji ekologicznych nawozów
Grafika tytułowa: Lucas Vasques / Unsplash
