Berezicka Anna, mgr inż.

Lider: Szumera Magdalena

Główna koncepcja projektu koncentruje się wokół dwóch kluczowych zagadnień: (1) oceny, czy proces starzenia się spoiny klejowej stosowanej w elementach konstrukcyjnych z drewna bukowego wpływa na jej właściwości fizyczne w kontekście trwałości użytkowej oraz możliwości identyfikacji uszkodzeń z wykorzystaniem metod akustycznych; (2) wykorzystania potencjału współpracy pomiędzy zespołami badawczymi i instytucjami zlokalizowanymi w Europie Środkowej, które pomimo barier administracyjnych i geograficznych mogą skutecznie uzupełniać się w zakresie wiedzy i zaplecza badawczego. Z uwagi na fakt, że adhezyjne łączenia drewna narażone są na złożone, wieloaspektowe oddziaływania – w tym obciążenia krótkotrwałe, dynamiczne oraz długoterminowe, jak również wpływ wilgoci – a do ich wytworzenia wykorzystuje się zróżnicowane materiały wejściowe, konieczne jest opracowanie kompleksowego i interdyscyplinarnego podejścia eksperymentalnego, które uwzględni te złożoności. Partnerstwo pięciu zespołów badawczych z regionu Europy Środkowej stanowi solidną podstawę do efektywnego rozwiązania zidentyfikowanych problemów badawczych i uzyskania wiarygodnych wyników. Cele projektu: Wzrost zapotrzebowania na energooszczędne, zdrowe i ekologiczne obiekty budowlane sprzyja wykorzystaniu gatunków drzew odpowiadających obecnym i przyszłym zasobom leśnym. Przewiduje się, że w przyszłości struktura leśna będzie w dużej mierze oparta na gatunkach liściastych, takich jak buk. Buk, choć powszechny, jest trudny do trwałego łączenia metodą klejenia, co stanowi istotne wyzwanie technologiczne w kontekście konstrukcji drewnianych typu WBC (wood bonding constructions). Oczekiwana trwałość i niezawodność takich konstrukcji wymaga szczegółowej wiedzy na temat właściwości adhezyjnych spoin w całym cyklu życia budynku. Proponowane badania odpowiadają na tę potrzebę, poprzez zastosowanie zaawansowanego projektu eksperymentalnego uwzględniającego procesy starzenia klejonych połączeń. Uzyskana wiedza umożliwi pełne zrozumienie i prognozowanie zachowania połączeń klejowych z drewna bukowego, a w konsekwencji – ich bezpieczne zastosowanie zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz budynków realizowanych z wykorzystaniem tego surowca.

Lider: Szumera Magdalena

Zespół FERTi3D prowadzi działalność badawczą na styku inżynierii chemicznej, inzynierii materiałowej, agrochemii oraz zrównoważonego rolnictwa. Jego głównym celem jest projektowanie i rozwój innowacyjnych materiałów nawozowych o strukturze szkło-ceramicznej, które charakteryzują się kontrolowanym uwalnianiem składników pokarmowych oraz wysoką stabilnością fizykochemiczną w warunkach środowiskowych. Punktem wyjścia dla prowadzonych prac jest wykorzystanie technologii addytywnych (3D printing), umożliwiających przestrzenne formowanie materiałów nawozowych z mas szklisto-ceramicznych. Zespół skupia się na opracowaniu zarówno składu chemicznego, jak i metod wytwarzania, które pozwalają na uzyskanie funkcjonalnych struktur dostosowanych do specyficznych potrzeb środowiska glebowego i roślinnego. Szczególne miejsce w działaniach Zespołu zajmuje dobór surowców – w tym surowców mineralnych, szklistych materiałów nawozowych czy produktów ubocznych przemysłu – które mogą pełnić rolę nośników makro- i mikroelementów. Badania prowadzone przez Zespół obejmują kompleksową charakterystykę opracowanych materiałów, ze szczególnym uwzględnieniem ich właściwości termicznych, mikrostrukturalnych, mechanicznych i aktywności chemicznej. Oceniana jest także ich efektywność nawozowa w warunkach laboratoryjnych i naturalnych, a także wpływ na jakość gleby i stan środowiska. Zespół przywiązuje dużą wagę do aspektów środowiskowych i zgodności z założeniami Europejskiego Zielonego Ładu – m.in. poprzez projektowanie nawozów o obniżonej podatności na wymywanie składników pokarmowych i minimalnym ryzyku zanieczyszczenia zasobów wodnych. Zespół FERTi3D łączy wiedzę z zakresu technologii, ceramiki, inżynierii materiałowej, agrochemii oraz modelowania właściwości materiałów. W pracach badawczych wykorzystuje także zaawansowane techniki analityczne, takie jak analiza termiczna, spektroskopia czy dyfrakcja rentgenowska. Dzięki temu możliwe jest prowadzenie kompleksowych badań zarówno o charakterze podstawowym, jak i aplikacyjnym. Wypracowane rozwiązania mają potencjał wdrożeniowy w sektorze nawozów specjalistycznych, a także w gospodarce obiegu zamkniętego, poprzez racjonalne wykorzystanie zasobów naturalnych i przemysłowych.

Lider: Kata Dariusz

Zespół Ceramiki i Materiałów Ogniotrwałych zajmuje się zróżnicowaną tematyką badawczą: - wytwarzanie i badanie właściwości tlenkowych roztworów stałych, - wytwarzanie i badanie właściwości nano- i mikrocząstek ceramicznych dla aplikacji biomedycznych, - wytwarzanie i badanie właściwości nowoczesnej ceramiki kowalencyjnej, - innowacyjne technologie kompozytów zawierających fazy ceramiczne, - wytwarzanie i charakterystyka materiałów ogniotrwałych, - wytwarzanie, charakterystyka i optymalizacja materiałów szkło-ceramicznych dla zastosowań rolniczych i środowiskowych, - wytwarzanie i badanie właściwości szkliw i angob dla przemysłu płytkowego i ceramiki sanitarnej, - wytwarzanie, optymalizacja i charakterystyka materiałów ognioochronnych.

Lider: Szumera Magdalena

Zespół Zasobów Naturalnych i Materiałów Funkcjonalnych (ZEN-F) dla Zrównoważonego Środowiska prowadzi zaawansowane badania z obszaru inżynierii chemicznej, materiałowej oraz inżynierii środowiska, koncentrując się na projektowaniu oraz charakterystyce materiałów funkcjonalnych dedykowanych zrównoważonemu rozwojowi i poprawie jakości środowiska naturalnego. Obszary badawcze zespołu obejmują interdyscyplinarne zagadnienia z pogranicza mineralogii stosowanej, chemii materiałów i technologii inżynierskich. Jednym z filarów działalności zespołu jest analiza i ocena surowców mineralnych zarówno pochodzenia naturalnego (m.in. gliny, wapienie czy iły), jak i syntetycznego (materiały odpadowe w tym przekształcone termicznie, fosfogipsy czy stłuczka szklana). Prace te obejmują szczegółowe badania składu chemicznego, fazowego oraz właściwości fizykochemicznych tych materiałów w kontekście ich przydatności jako substratów do syntezy materiałów nowej generacji. Zespół posiada bogate doświadczenie w projektowaniu materiałów zarówno o strukturze amorficznej, amorficzno-krystalicznej, jak i krystalicznej, ze szczególnym uwzględnieniem ich aplikacji w systemach przyjaznych środowisku. Do najlepszych przykładów takich rozwiązań należą m.in.: • Szkliste nawozy mineralne, opracowywane jako innowacyjna forma bezpiecznego i kontrolowanego źródła składników pokarmowych dla roślin. Materiały te zawierają łatwo dostępne dla roślin makro- i mikroelementy, takie jak P, K, Mg, Ca, B, Zn, Fe, Co, S, a ich amorficzna struktura zapewnia selektywną rozpuszczalność indukowaną przez wydzieliny ryzosfery. Efekty prac zespołu zostały ugruntowane licznymi publikacjami naukowymi oraz patentem, potwierdzającymi oryginalność proponowanych rozwiązań technologicznych. • Ceramiczne proppanty dla zastosowań w geoinżynierii, w szczególności jako elementy zawiesin szczelinujących w procesach eksploatacji gazu łupkowego. Opracowany sposób wytwarzania oraz linia technologiczna dla tych materiałów zostały objęte krajowym i europejskim zgłoszeniem patentowym. Kluczowym aspektem opracowanego rozwiązania jest uzyskanie granulatów o wysokiej kulistości, otwartej porowatości i zoptymalizowanej mikrostrukturze, co zapewnia im pożądane właściwości mechaniczne i przepuszczalność dla medium roboczego. W badaniach prowadzonych przez zespół wykorzystywany jest kompleksowy zestaw nowoczesnych technik analitycznych, pozwalających na pełną charakterystykę materiałów i mechanizmów ich oddziaływań: • XRD – do identyfikacji faz krystalicznych oraz określenia ilościowego ich udziału z uwzględnieniem fazy amorficznej (metoda Rietvielda, metoda wzorca wewnętrznego), a także precyzyjnego określenia składu fazowego minerałów i surowców ilastych (metoda orientowanych krystalitów); • XRF – do ilościowego określania składu pierwiastkowego, w tym dla pierwiastków śladowych i metali ciężkich; • DSC, DTA, TG – do oceny reaktywności termicznej, stabilności materiałów i badania procesów przemian fazowych; • DMA, DIL, LFA – dla określania właściwości mechanicznych i cieplnych, takich jak moduł sprężystości, współczynnik rozszerzalności cieplnej czy przewodność cieplna; • XAS/XANES – wykorzystywane w badaniach walencyjnych i lokalnego otoczenia atomów pierwiastków aktywnych, szczególnie w kontekście mobilności składników nawozowych lub katalitycznych; • spektroskopia MIR – do identyfikacji grup funkcyjnych i analizy struktury wiązań chemicznych w materiałach amorficznych, amorficzno-krystalicznych oraz produktów mineralizacji; • spektroskopia Ramana – stosowana w analizie struktury molekularnej i identyfikacji specyficznych form krystalicznych, zwłaszcza w fazach tlenkowych i fosforanowych; • spektroskopia MAS NMR – do badania lokalnego otoczenia jąder atomowych w materiałach bezpostaciowych, w tym szkieł i produktów reakcji chemicznych, ze szczególnym uwzględnieniem analizy koordynacji atomów takich jak 29Si czy 31P ; • spektroskopia Mössbauera – wykorzystywana do analizy stanu utlenienia, symetrii i koordynacji jonów żelaza, szczególnie w kontekście ich funkcji strukturalnych i reaktywności chemicznej; • spektroskopia ICP-OES – do dokładnej analizy zawartości makro- i mikroelementów w materiałach stałych i roztworach, szczególnie w kontekście badań nawozów, surowców mineralnych, odpadów przemysłowych czy produktów mineralizacji. Interpretacja danych realizowana jest z wykorzystaniem wyspecjalizowanego oprogramowania badawczego (m.in. Proteus, Origin, HighScore Plus, PyMca, Athena, NETZSCH Kinetics Neo Software), umożliwiającego zarówno ilościowe odwzorowanie składu fazowego, jak i analizę kinetyki reakcji oraz wyznaczanie parametrów termodynamicznych przemian. Zespół posiada ugruntowane, wieloletnie doświadczenie w zakresie współpracy międzynarodowej oraz realizacji projektów badawczych o charakterze podstawowym, aplikacyjnym i wdrożeniowym, osadzonych w nurcie nowoczesnej inżynierii chemicznej, materiałowej oraz środowiska, mieszczących się w ramach dziedziny nauk inżynieryjno-technicznych. Efekty prowadzonych prac naukowo-badawczych są systematycznie prezentowane w recenzowanych czasopismach o wysokim współczynniku oddziaływania (Impact Factor), należących do czołówki literatury specjalistycznej w tych obszarach. Wysoka interdyscyplinarność prac oraz ich zorientowanie na rzeczywiste potrzeby środowiskowe i przemysłowe stanowią podstawowy wyróżnik działalności Zespołu.