Materiały

Autor: Wiktor Niedzicki Data publikacji: 27.01.2022 r. Numer wydania: 4/2021

Niegdyś z gliny powstawały amfory, garnki, misy i wazy. Dziś z surowców ceramicznych tworzy się implanty kości i zębów. Nanoproszki ceramiczne umożliwiają produkcję ochraniaczy dla piłkarzy lub policjantów.

Rzadko zdajemy sobie sprawę z tego, jak wielkie znaczenie w naszym życiu miały i mają materiały.

Kamień, drewno, glina, włókna i skóry, a znacznie później metale. Dzięki wykorzystaniu coraz lepszych materiałów nasi przodkowie budowali podstawy cywilizacji. Pamiętamy o epoce kamienia łupanego, kamienia gładzonego, o cywilizacji brązu i żelaza. To były prawdziwe kamienie milowe w dziejach ludzkości.

Dziś o postępie cywilizacyjnym również decydują materiały. Naukowcy z tradycyjnych surowców tworzą nową jakość.

Niegdyś z gliny powstawały amfory, garnki, misy i wazy. Dziś z surowców ceramicznych tworzy się implanty kości i zębów. Nanoproszki ceramiczne umożliwiają produkcję ochraniaczy dla piłkarzy lub policjantów.

Z pewnością każdy słyszał o tzw. cieczach nienewtonowskich. Taką ciecz można zrobić w domu z mąki ziemniaczanej i wody. Profesjonalna ciecz nienewtonowska to gęsta mieszanina polimeru i nanoproszku. Podczas powolnego mieszania zachowuje się jak gęsta śmietana. Uderzona staje się sztywna jak drewno. Można ją wykorzystać w ochraniaczach np. nóg piłkarzy.

Takie ciecze zastosowane w kamizelkach kuloodpornych zapewniają żołnierzom wygodę ruchów (są elastyczne), a jednocześnie zabezpieczają przed uderzeniem pocisku. Podobne rozwiązania były testowane także po to, by dodatkowo ochronić pancerz czołgu. Spełniły swoje zadanie.

Ale to jeszcze nie koniec zdziwień.

Chemicy zajmujący się ceramiką potrafią dziś wytwarzać… anteny do dronów, a także elementy elektroniczne stosowane w satelitach. Firma produkująca takie anteny działa już w Polsce.

W Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie widziałem ceramiczne krążki służące do filtrowania roztopionej stali. Muszą wytrzymać wysoką temperaturę i uderzenie strumienia ciekłego metalu.

Z kolei ceramika twarda opracowana przez Instytut Szkła i Ceramiki jest wykorzystywana w młynach kulowych. Służy do mielenia zboża, a czasem także innych produktów. Płytki z takiego materiału mogą chronić pancerze czołgów. Oczywiście pękają po uderzeniu pocisku, ale zmieniają kierunek jego lotu. Załoga jest bezpieczna.

W Instytucie Technologii Materiałów Elektronicznych z materiałów ceramicznych wytwarzane są nanoproszki, z których produkowane są elementy twarde i przezroczyste jak szkło. Na takie wyroby czeka wojsko.

A to tylko pozornie banalna ceramika. Równie niezwykłe rozwiązania powstają w metalurgii.

Byłem z kamerą w kilku polskich odlewniach. Przez wiele lat odwiedzałem także Instytut Odlewnictwa w Krakowie. Widziałem, jak powstawały tam materiały o właściwościach, które zaskoczyłyby znanego z powieści Lalka paryskiego uczonego Geista. Powstał niezwykły kalendarz. Został wydany właśnie przez Instytut Odlewnictwa razem z Europejską Agencją Kosmiczną. Ilustracjami są w nim nowe, niezwykłe materiały, gazary.

Mam w domu niewielką, lekką płytkę metalową o barwie miedzi. Uniesiona pod światło okazuje się… półprzezroczysta. Przecinają ją cienkie kanaliki. To właśnie gazar.

Gazary to metale zbrojone gazami. Zostały otrzymane po raz pierwszy w latach 60. ubiegłego wieku w Dniepropietrowsku, w Związku Radzieckim. Ich otrzymywanie jest wprost sensacyjne.

W autoklawie do ciekłego metalu wprowadzany jest wodór, o którym wiemy, że jest niebezpieczny. Temperatura przekracza tysiąc stopni Celsjusza. Już w tym momencie czujemy, że nie jest to zwyczajna produkcja. Specjaliści powoli prowadzą krystalizację metalu tak, by uzyskać materiał o zamówionych właściwościach. W trakcie krystalizacji wodór bezpiecznie opuszcza autoklaw. W urządzeniu pozostaje lekki materiał, w którym znajdują się drobne, równoległe kanaliki ułożone zgodnie z potrzebami projektantów. W innym przypadku mogą to być kuliste lub cylindryczne pęcherzyki. Opracowana technologia pozwala na wytwarzanie materiałów ultralekkich i wytrzymałych.

A przecież jest jeszcze cały świat nowoczesnych materiałów tekstylnych. Jak wiadomo, nasze ubrania różnią się znacznie od strojów, które nosili nasi przodkowie. I nie chodzi tylko o modę. W latach 60. XX wieku bardzo popularne były usługi tzw. repasacji damskich pończoch i rajstop. Naprawiano tam owe ważne części damskiej garderoby. Dziś jakoś nie widać takich usług. Wyroby pończosznicze są nie tylko trwalsze, ale także znacznie tańsze niż dawniej. Nie opłaca się ich naprawa.

Dlaczego męskie skarpetki nie przecierają się, mimo dłuższej eksploatacji? Mimo że są opisane jako 100% bawełny, zawierają jednak bardzo odporne włókna sztuczne opracowane przez chemików. Na dodatek produkcja takich włókien jest względnie tania. Podobnych rozwiązań jest wiele. Część z nich powstaje w Instytucie Włókiennictwa w Łodzi. Inne tworzą specjaliści z Instytutu Biopolimerów i Włókien Chemicznych.

A przecież nie wspomniałem nawet o nowych szkłach, o włóknach naturalnych, o nowych farbach i lakierach. Świat się zmienia na naszych oczach, właśnie za sprawą nowych materiałów.