Nanoproszki wśród technologii Instytutu Fizyki PAN z potencjałem dla obronności

Nanoproszki – „zapamiętujące” pochłonięte promieniowanie jonizujące i temperaturę otoczenia lub te o działaniu antybakteryjnym – to przykłady tzw. technologii podwójnego zastosowania z przeznaczeniem do celów zarówno cywilnych, jak i wojskowych, nad którymi pracują naukowcy z Instytutu Fizyki Polskiej Akademii Nauk.

Przed miesiącem w Polskiej Akademii Nauk zakończył się przegląd instytutów naukowych pod kątem ich możliwości włączenia się w programy obronne. Prezes PAN prof. Marek Konarzewski przekazał wówczas PAP, że ponad 10 jednostek ma duży potencjał w obszarze technologii podwójnego zastosowania. Jedną z nich jest Instytut Fizyki PAN. W ocenie zastępcy dyrektora ds. naukowych IF PAN prof. Bartłomieja Witkowskiego Instytut „ma ogromny potencjał dla przemysłu zbrojeniowego, bazujący m.in. na doświadczeniu współpracy w konsorcjach w projektach w obszarze obronności”.

– Mamy technologie na wysokim poziomie gotowości technologicznej oraz wiele rozwiązań o tzw. podwójnym zastosowaniu. Są to przykłady badań interdyscyplinarnych, łączących fizykę np. z inżynierią materiałową, chemią, biologią czy elektroniką – zaznacza w rozmowie z PAP prof. Witkowski.

Przykładem technologii opracowanych w Instytucie Fizyki PAN, które – zdaniem rozmówcy – mają największy potencjał szybkiego wdrożenia, są nanoproszki.

– Mamy gotowe rozwiązania do wykorzystania. Nanoproszki do monitorowania napromieniowania „zapamiętują” pochłonięte promieniowanie jonizujące, co umożliwia prostą ocenę jego dawki i energii. W obszarze obronności można by dołożyć taką wkładkę z nanoproszkami do stroju żołnierzy, dzięki czemu będziemy wiedzieli, jaką dawkę promieniowania przyjęli i czy wymagają leczenia – tłumaczy prof. Witkowski.

Dla rakiet czy suplementacji

Inne nanoproszki mają zdolność do „zapamiętywania” temperatury.

– Wykorzystuje się je do wytwarzania powłok, które zmieniają swój sposób świecenia w zależności od tego, w jakiej temperaturze się znajdowały. W obszarze obronności można je zastosować np. do pokrywania poszycia rakiet lub samolotów w celu sprawdzenia, na jakie przeciążenia były one narażone i przez jaki czas – wskazuje naukowiec.

Kolejną technologią jest łączenie nanoproszków antybakteryjnych z farbami i lakierami, które można stosować na wielkoformatowe powierzchnie.

– Tutaj potencjalnym zastosowaniem militarnym może być malowanie powierzchni mobilnych sal operacyjnych w celu uzyskania efektu trwałej antybakteryjności. Nanoproszki wytwarzane tą samą technologią mogą być wykorzystywane np. w transporcie publicznym, a także jako znaczniki do diagnostyki medycznej czy w suplementacji. Ponadto jednym z naszych kluczowych obszarów jest optyka, a dokładniej – detekcja optyczna. Mówimy tutaj m.in. o detektorach ultrafioletu czy podczerwieni, które można wykorzystywać w medycynie, automatyce, przemyśle oraz w systemach naprowadzania np. rakiet. Wspomniane struktury detektorowe, wytwarzane na bazie np. ultraczystych materiałów, mogą być wykorzystywane w technologiach detekcji podczerwieni i promieniowania gamma, które stwarzają nowe możliwości rozwoju technologii wykrywania obiektów. W tym obszarze mamy bogaty wachlarz opcji prowadzenia prac badawczych: od badań podstawowych, poprzez prace technologiczne, po gotowe propozycje struktur o szerokim zastosowaniu – mówi prof. Bartłomiej Witkowski.

Dla luf szybkostrzelnych czy systemów bankowych

Jeszcze innym projektem z potencjałem w zakresie obronności są powłoki antykorozyjne i termoizolacyjne.

– Przed kilkoma laty opracowaliśmy powłoki termoizolacyjne do okien, które dość dobrze blokują przedostawanie się ciepła z zewnątrz latem, a z kolei zimą – zapobiegają utracie ciepła z wewnątrz. Nic nie stoi jednak na przeszkodzie, aby tę samą technologię zastosować np. do luf szybkostrzelnych, gdzie problem przeciążenia termicznego jest kluczowy. Połączenie powłok termoizolacyjnych z właściwościami barierowymi powinno prowadzić do zwiększenia trwałości luf czy łopatek wirników. To rozwiązania, które w zasadzie można by doprowadzić do gotowości do zastosowania w ciągu kilku miesięcy – zapewnia prof. Witkowski.

Naukowcy z Instytutu Fizyki PAN mogą też zaoferować badawczą pomoc w zakresie kryptografii kwantowej.

– Mamy grupy, które pracują nad aspektem teoretycznym w optymalizacji szyfrowania kwantowego, z potencjalnym zastosowaniem w wojsku i systemach bankowych. Nasze wsparcie może dotyczyć również optymalizacji systemów nawigacji opartych na magnetycznych czujnikach kwantowych. Często słyszymy, że sygnał GPS jest zaburzany, co stwarza istotne problemy nawigacyjne. Jednak w takiej sytuacji można dodatkowo użyć pola magnetycznego. Wymaga to posiadania bardzo czułych sensorów i wykorzystania zaawansowanych procedur oczyszczania ich sygnału. Mamy jednak grupy wybitnych naukowców, którzy specjalizują się w analizie i odszumianiu takich sygnałów – zwraca uwagę fizyk.

Koszty technologii i potencjał polskich naukowców

Prof. Witkowski pytany o koszty wytwarzania takich technologii wskazał, że są one różne w zależności od rozwiązania.

– Przykładowo samo wytwarzanie nanoproszków jest stosunkowo tanie, ten proces nie wymaga dużych nakładów. Wspomniane farby z nanoproszkami o działaniu antybakteryjnym można uzyskać niskim kosztem, a dodatkowo są to technologie przyjazne ekologicznie. Ale niektóre selektywne detektory optyczne wymagają do wytworzenia kosztownej technologii – mówi.

Jak zaznacza na koniec, potencjał dorobku polskiej nauki jest „niewykorzystywany w naszym kraju”.

– Mam wrażenie, że Polacy nie do końca wierzą, że polska nauka ma coś do zaoferowania – a ma bardzo dużo. Dlatego tak potrzebna jest świadomość społeczeństwa i przede wszystkim decydentów o naszych wybitnych osiągnięciach, po to, aby w planach rozwoju Polski został w pełni wykorzystany nasz potencjał – podsumowuje prof. Bartłomiej Witkowski.

Źródło: naukawpolsce.pl/Agnieszka Kliks-Pudlik (PAP)

Czytaj także: Laboratorium Nanotechnologii na Politechnice Opolskiej – innowacje dla przemysłu i środowiska