Pasaulyje sparčiai auga pažangiąsias medžiagas kuriančių specialistų paklausa – vien Europoje iki 2029 m. planuojama parengti apie 200 tūkst. darbuotojų. KTU mokslininkai sako, kad šį poreikį lemia dėl technologijų transformacijos besikeičianti pramonės struktūra. Dėl to šiandien nuo pažangiųjų medžiagų priklauso energetinė nepriklausomybė, žalioji ir skaitmeninė transformacija bei pramonės konkurencingumas globaliu mastu.
Kauno technologijos universiteto Mechanikos inžinerijos ir dizaino fakulteto (KTU MIDF) docentės Erikos Adomavičiūtės teigimu, pažangiosios medžiagos yra specialiai suprojektuotos taip, kad pasižymėtų pagerintomis savybėmis ir atliktų konkrečias, aiškiai apibrėžtas funkcijas.
„Šios medžiagos būtinos, siekiant užtikrinti Europos ekonominį saugumą ir inovacijų lyderystę, o jų panaudojimas labai platus – pažangiosios medžiagos naudojamos lengvesnėms ir tvirtesnėms automobilių bei lėktuvų konstrukcijoms, infrastruktūros dangoms, kurios gali atsigauti po pažeidimų, efektyvesnėms energijos kaupimo technologijoms, taip pat biomedicinoje, pavyzdžiui, kuriant lengviau prie žmogaus audinių prisitaikančius implantus“, – pasakoja doc. dr. E. Adomavičiūtė.
Daugialypis pažangiųjų medžiagų panaudojimas
KTU darbuotojai savo veikla prisideda prie esminių pažangiųjų medžiagų vystymo tendencijų, kad daugelį technologinių problemų būtų galima spręsti naudojant mažesnius išteklius bei pakeičiant baigtinius išteklius kitomis medžiagomis.
„Naudojant pažangias medžiagas, universitete kuriami įvairūs jutikliai bei mikroskopiniai prietaisai. Taip pat vystomos nanodalelių technologijos, leidžiančios kurti itin jautrius biojutiklius ir sprendimus energetikai bei kompiuterijai. Didelio dėmesio sulaukia ir metamedžiagos – dirbtinai sukurtos struktūros, galinčios valdyti šviesą ar kitas bangas taip, kaip įprastos medžiagos negali. Dėl to ateityje jos gali pakeisti tradicinius optikos elementus“, – pažymi KTU Medžiagų mokslo instituto direktorius prof. dr. Sigitas Tamulevičius.
Vienas dažniausių pažangiųjų medžiagų pavyzdžių yra kompozitai – lengvos, bet itin tvirtos konstrukcinės medžiagos, gaunamos derinant skirtingas bazines medžiagas su pluoštais, audiniais, mikrodalelėmis ar nanodalelėmis. Dėl savo savybių jie plačiai naudojami aviacijoje, transporte, energetikoje, statyboje ir gynybos pramonėje.
KTU MIDF Eksperimentinės ir skaičiuojamosios mechanikos mokslo grupės pagrindinis tyrėjas prof. Paulius Griškevičius pabrėžia, kad šiuolaikiniai kompozitai jau seniai nėra vien tik lengvos ir tvirtos medžiagos. Jie gali atlikti ir papildomas funkcijas – nuo konstrukcijų būklės stebėsenos iki prisitaikančių formų, apledėjimo prevencijos ar net elektromagnetinio ekranavimo.
„Vis dėlto kartu su privalumais išryškėja ir reikšmingi iššūkiai. Dauguma šiuolaikinių kompozitų yra sunkiai perdirbami, o jų savybės priklauso nuo krypties, todėl jų elgsena apkrovų metu nėra lengvai prognozuojama. Dėl šių priežasčių mūsų tyrimų kryptis orientuota į tvaresnių kompozitų kūrimą, jų skaitmeninį modeliavimą ir skaitmeninių dvynių taikymą. Tai leidžia geriau suprasti medžiagų elgseną realiomis sąlygomis ir kurti saugesnes bei efektyvesnes konstrukcijas“, – sako prof. P. Griškevičius.
Kuria jau pirmame kurse
Su pažangiųjų medžiagų kūrimu KTU magistrantūros studijų programos „Pažangiosios medžiagos inžinerijai“ studentai susiduria jau nuo pirmųjų studijų metų – jie dalyvauja laboratoriniuose darbuose, eksperimentuose ir realiuose moksliniuose bei pramones projektuose.
„Šiandien pažangiųjų medžiagų specialistui nepakanka vien klasikinių inžinerinių kompetencijų – jis turi gebėti integruoti duomenų analizės ir dirbtinio intelekto sprendimus bei sistemingai taikyti tvarumo principus visame gaminio kūrimo cikle, pradedant medžiagų parinkimu ir baigiant jų poveikio aplinkai vertinimu“, – teigia doc. dr. E. Adomavičiūtė.
Pasak jos, tokia studijų struktūra leidžia studentams ne tik įgyti teorinių žinių, bet ir suprasti, kaip pažangiosios medžiagos projektuojamos bei taikomos realiose inžinerinėse sistemose – nuo transporto ir energetikos iki medicinos ar elektronikos sprendimų.
„Praktinis įsitraukimas į mokslinius tyrimus dar studijų metu yra viena svarbiausių kompetencijų ugdymo dalių. Tai suteikia studentams galimybę dirbti su naujausiomis technologijomis ir prisidėti prie sprendimų, kurie ateityje gali būti pritaikomi pramonėje bei inovacijų kūrime“, – priduria doc. dr. E. Adomavičiūtė.
About the Author
