Materiał idealny nie istnieje

Nowoczesne materiały to określenie bardzo często pojawiające się w kontekście badań naukowców reprezentujących różne dziedziny naukowe, takie jak chemia, fizyka czy materiałoznawstwo. Z definicji powinny być nowe, atrakcyjne i interesujące z naukowego punktu widzenia. Dobrze jest też, jeśli można je także ocenić pod kątem potencjalnego zastosowania. Dopiero te dwie odsłony zaprojektowanego materiału pozwalają mówić o jego nowoczesności.

25.02.2019Aktualizacja: 11.09.2019Opublikował: RK Autor: Małgorzata Kłoskowicz

Naukowcy na całym świecie otrzymują nowe materiały, aby następnie badać ich właściwości i możliwe zastosowania. A wszystko po to, aby otaczające nas urządzenia, z których na co dzień korzystamy, działały szybciej, dłużej, lepiej i bezpieczniej dla środowiska. Łączą się w tych poszukiwaniach m.in. chemicy, fizycy, biolodzy i materiałoznawcy. Takie interdyscyplinarne badania prowadzi również zespół prof. dr. hab. Wojciecha Pisarskiego, kierownika Zakładu Chemii Materiałów i Technologii Chemicznej. Tworzą go między innymi dr Marta Kuwik, mgr Natalia Pawlik i mgr inż. Agata Górny.

– Chciałbym podkreślić, że idealny materiał (na szczęście) nie istnieje. Jeśli, prowadząc badania, koncentrujemy się na polepszaniu pewnych właściwości znanych nam tworzyw, zawsze musimy liczyć się z tym, że pogorszeniu mogą ulec inne parametry – wyjaśnia chemik z Uniwersytetu Śląskiego. – Na przykład zaprojektowany materiał o interesujących właściwościach optycznych może okazać się chemicznie mniej trwały. Wtedy albo modyfikujemy skład, albo sposób jego otrzymywania, aby przy zachowaniu interesujących nas cech, zadbać także o pozostałe parametry. Innymi słowy, szukamy kompromisów. Dopiero wtedy można zacząć myśleć o potencjalnych zastosowaniach – dodaje.

Badania rozpoczynają się od opracowania metodyki syntezy nowego materiału. W tym zadaniu bardzo pomagają m.in. doświadczenie naukowe, wymiana wiedzy w środowisku eksperckim i znajomość dominujących trendów
w chemii materiałów. Zespół specjalizuje się w projektowaniu oraz badaniu szkieł i włókien szklanych, a także materiałów szklano-ceramicznych o założonych właściwościach, głównie optycznych. Naukowcy poszukując nowych materiałów, starają się modyfikować ich właściwości, aby polepszyć ich parametry użytkowe. Wówczas pojawia się szansa na przyznanie patentu dla wynalazku i publikację wyników w prestiżowych czasopismach naukowych.

Szczególnym zainteresowaniem naukowców z Uniwersytetu Śląskiego cieszą się materiały luminescencyjne domieszkowane jonami lantanowców, które mogą być wykorzystywane w optyce, na przykład do budowy lasera. Są to materiały optycznie czynne, emitujące promieniowanie o pożądanych właściwościach, dzięki którym przykładowy laser będzie mógł charakteryzować się m.in. odpowiednią mocą i zakresem emisji światła.

– Zwróćmy uwagę na istotny szczegół. Nasz zespół nie konstruuje lasera o wymienionych cechach, lecz projektuje materiał optycznie czynny, który jest jego istotną częścią. W tym sensie właśnie prowadzimy badania podstawowe, mające jednak aplikacyjny potencjał – komentuje prof. Wojciech Pisarski.

Projektowanie materiału aktywnego optycznie rozpoczyna się od opracowania składu matrycy. Jeśli aktywuje się matrycę odpowiednimi jonami lantanowców lub metali przejściowych, wówczas taki materiał może emitować promieniowanie w szerokim zakresie spektralnym – od UV, poprzez światło widzialne, aż do podczerwieni.

Tekst jest skróconą, redagowaną wersją artykułu, który ukazał się w Gazecie Uniwersyteckiej UŚ nr 5 (265) z lutego 2019 r. pod tym tytułem "Architektura nieorganicznych szkieł optycznych".