Nowatorska metoda wytwarzania nanomateriału

Dr Maciej Łojkowski z Instytutu Inżynierii Mechanicznej na Wydziale Mechanicznym Politechniki Białostockiej chce potwierdzić możliwość tworzenia aglomeratów z nanocząstek srebra przy użyciu innowacyjnej autorskiej metody oraz zbadać ich zachowania pod obciążeniem. Swój projekt zrealizuje dzięki dofinansowaniu z NCN.

Projekt badawczy dr. Macieja Łojkowskiego pozwoli lepiej zrozumieć zachowanie się bardzo małych aglomeratów pod wpływem obciążenia mechanicznego. Przyczyni się więc do rozwoju naszej wiedzy na temat mechaniki nanokompozytów, czyli materiałów polimerowych, których wypełniaczem są nanocząstki.

Nanocząstki są kluczowym elementem w wielu dziedzinach nauki i techniki. Wykazują unikalne właściwości: optyczne, termiczne, magnetyczne, elektrochemiczne oraz mechaniczne. Ze względu na dużą energię powierzchniową mają tendencję do niekontrolowanej aglomeracji, czyli łączenia się w większe struktury, które niekoniecznie wykazują się pożądanymi właściwościami. Dlatego ważne jest opracowanie metody do wytworzenia aglomeratów w sposób kontrolowany. Mogą w ten sposób powstać materiały o unikatowych, użytecznych właściwościach do zastosowania w medycynie, fotonice i zjawiskach magnetycznych.

– Spontaniczna aglomeracja nanocząstek może prowadzić do powstania dużych struktur, które nie tylko mogą wykroczyć poza skalę nano, ale także mieć znacznie obniżoną funkcjonalność, a co za tym idzie potencjalne zastosowania. Chcemy więc tworzyć materiały nano w sposób kontrolowany. Celem moich badań jest opracowanie metody kontrolowanego tworzenia aglomeratów, które wciąż zachowują skalę nano, a do tego mogą składać się z różnych rodzajów cząstek – tłumaczy dr Maciej Łojkowski.

Autorski pomysł na przeprowadzenie badań

– Aglomeracja, czyli zjawisko łączenia się cząstek w większe twory, jest zjawiskiem naturalnym i zachodzi w trakcie wielu procesów, np. syntezy czy wytwarzania kompozytów. Często jest to zjawisko niepożądane. Z drugiej strony aglomerację można wykorzystać do tworzenia nowych materiałów o szerokim zakresie zastosowań. Kłopot polega na tym, że aglomeracja jest zjawiskiem stochastycznym, czyli przypadkowym. To sprawia, że trudno jest uzyskać aglomeraty o jednorodnych własnościach – wskazuje dr Łojkowski.

I dodaje, że dzięki zastosowaniu metody tempeltowania, czyli dzięki zastosowaniu powierzchni, która będzie miała wnęki o średnicy kilkuset nanometrów, chce uzyskać aglomeraty o rozmiarach nano, umieszczone stabilnie w polimerowej osłonie.

– Następnie uzyskane aglomeraty zamierzamy poddać badaniu nanoindentacji, czyli twardości. Pojedyncze aglomeraty zbadamy przy pomocy nanindentera, stosując technikę kompozytową, polegającą na łączeniu skaningowej mikroskopii elektronowej SEM oraz indentacji in-situ. Pozwala ona na obserwacje procesu indentacji przy pomocy mikroskopu SEM – wyjaśnia badacz.

Dotacja z „Miniatury 8”

Zaplanowane przez naukowca badania zostaną przeprowadzone z wykorzystaniem infrastruktury zgromadzonej w laboratoriach Wydziału Mechanicznego Politechniki Białostockiej. Dr Łojkowski będzie też korzystał ze współpracy z innymi, wysokiej klasy ośrodkami badawczymi. Na swoje nowatorskie działanie naukowe pt. „Cienkowarstwowa platforma do kontrolowanego wytwarzania małych aglomeratów z nanocząstek pierwotnych do badań mechanicznych” w najnowszym rozdaniu środków Narodowego Centrum Nauki w ramach konkursu „Miniatura 8” pozyskał finansowanie w wysokości 30 998 zł.

Dr Maciej Łojkowski uzyskał stopień doktora w 2023 r. Od 2015 r. związany był z Wydziałem Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej. Od maja 2024 r. jest adiunktem na Wydziale Mechanicznym Politechniki Białostockiej. Brał udział w wielu projektach R&D współfinansowanych przez NCN i NCBiR. Ma bogate doświadczenie w technikach mikroskopowych i spektroskopowych w charakteryzacji biomateriałów, cienkich folii i nanostruktur. Jest współautorem 19 publikacji w renomowanych czasopismach naukowych oraz współautorem jednego patentu. Jego indeks Hirscha wynosi 10 z łączną liczbą cytowań 386. Odbył trzy staże naukowe, w tym jeden zagraniczny. Zakres tematyczny działalności naukowej dr. Macieja Łojkowskiego mieści się w dyscyplinie inżynieria mechaniczna.

Źródło: Politechnika Białostocka

Czytaj także: Oto kolejni laureaci „Miniatury 8”