Rutkowski Paweł, dr hab. inż., prof. AGH

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

W 2009 roku w Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie, na Wydziale Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, powołane zostało Wydziałowe Laboratorium Badań Termofizycznych. Jednostka ta stanowi wyspecjalizowane zaplecze badawcze, które od momentu powstania sukcesywnie rozwija swoją działalność w zakresie kompleksowej analizy właściwości cieplnych i mechanicznych materiałów inżynierskich oraz funkcjonalnych. Laboratorium wyposażone jest w nowoczesną aparaturę umożliwiającą prowadzenie badań w kontrolowanych warunkach temperaturowych i atmosferycznych, co stanowi podstawę wiarygodnej i reprodukowalnej charakterystyki materiałowej. Zasadniczy zakres działalności Laboratorium obejmuje zastosowanie szeregu technik analizy termicznej i termomechanicznej: - Termograwimetria (TGA-DTG) – umożliwia ilościową analizę zmian masy badanych materiałów w funkcji temperatury, co pozwala na identyfikację m.in. etapów rozkładu termicznego, procesów utleniania, odwodnienia czy dekarbonatyzacji. Techniki te wykorzystywane są również do oceny czystości materiałów, identyfikacji polimorficznych przejść fazowych oraz analizy mechanizmów starzenia. - Różnicowa analiza skaningowa (DSC/DTA) – dostarcza informacji na temat przemian energetycznych zachodzących w próbce (np. przemiany fazowe, zeszklenie, krystalizacja, topnienie), pozwalając na określenie temperatury i entalpii tych zjawisk. - Analiza Dylatometryczna (DIL) – umożliwia wyznaczanie zmian wymiarowych materiałów w funkcji temperatury, co pozwala na określenie współczynników rozszerzalności cieplnej, temperatury zeszklenia, skurczu spiekania czy zachowania materiałów podczas wygrzewania. - Analiza Impulsu Laserowego (LFA – Laser Flash Analysis) – metoda umożliwiająca precyzyjne wyznaczenie współczynnika dyfuzyjności cieplnej, a w konsekwencji również przewodnictwa cieplnego materiałów litych i porowatych, co ma kluczowe znaczenie w projektowaniu materiałów izolacyjnych i przewodzących. - Dynamiczna Analiza Mechaniczna (DMA) – pozwala na wyznaczanie modułów sprężystości, stratności i tłumienia materiałów poddanych obciążeniu dynamicznemu w szerokim zakresie temperatur. Metoda ta jest szczególnie przydatna w badaniach materiałów polimerowych, kompozytowych i adhezyjnych, umożliwiając identyfikację przejść fazowych oraz relaksacji strukturalnych. - Analiza przewodnictwa cieplnego metodą impulsu cieplnego (Isomet) – wykorzystuje czujniki powierzchniowe do szybkiego i precyzyjnego pomiaru przewodnictwa cieplnego i oporu cieplnego cienkich warstw i próbek o nieregularnych kształtach. Zintegrowanie powyższych metod pomiarowych pozwala na wieloaspektową charakterystykę materiałów nieorganicznych i organicznych – zarówno w stanie surowym, jak i po ich przetworzeniu termicznym – co przekłada się na możliwość identyfikacji ich potencjału aplikacyjnego w budownictwie, elektronice, przemyśle motoryzacyjnym, lotniczym czy energetyce. Wydziałowe Laboratorium Badań Termofizycznych realizuje również projekty badawcze we współpracy z przemysłem i jednostkami naukowymi, pełniąc funkcję centrum kompetencji w zakresie badań termofizycznych na poziomie krajowym i międzynarodowym.

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: Pędzich Zbigniew

Grupa prowadzi badania interdyscyplinarnie: w metalurgii: intermetaliki i stopy metali wysokotopliwe do zastosowań nuklearnych i medycznych, materiały do zastosowania w układach hamulcowych pociągów dużej szybkości, segmenty pił, nowe osnowy bez udziału metali krytycznych; w ceramice: ceramika UHTC (temperatury pracy pow. 1800C) dla awiacji i astronautyki oraz energetyki (turbiny), poza tym materiały na narzędzia skrawające. Członkowie grupy współpracują z instytucjami w Czechach, na Słowacji, w Hiszpanii, we Włoszech, na Ukrainie, w Chinach, Francji i Belgii.

Lider: Kata Dariusz

Członkowie zespołu posiadają wiedzę oraz doświadczenie odnośnie wytwarzania zaawansowanych materiałów: jonowej i kowalencyjnej ceramiki, jak również kompozytów metaliczno-ceramicznych oraz polimerowych. Prowadzimy badania w następujących obszarach: - wytwarzanie konwencjonalnych materiałów ceramicznych, kompozytowych i polimerowych o wysokiej wytrzymałości i trwałości, - wytwarzanie zaawansowanych materiałów ceramicznych, kompozytowych i polimerowych , które charakteryzują się unikalnymi lub ulepszonymi właściwościami w stosunku do tradycyjnie stosowanych w przemyśle, np. wyższą wytrzymałością mechaniczną i lepszym przewodnictwem cieplnym, - łączenie materiałów typu ceramika, metal, kompozyty przy użyciu różnych technik, co pokrywa się z łączeniem (np. przy użyciu polimerów) warstw ceramicznych, metalicznych oraz metaliczno-ceramicznych, - analiza właściwości fizykochemicznych wytwarzanych materiałów inżynierskich pod kątem ich właściwości termicznych, mechanicznych i reologicznych.

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: Pędzich Zbigniew

Grupa zajmuje się projektowaniem, wytwarzaniem i badaniem właściwości materiałów przeznaczonych do pracy w warunkach wysokich temperatur (powyżej 1600 stopni Celsjusza) narażonych na agresywne chemicznie środowiska i duże obciążenia mechaniczne.

Lider: Rutkowski Paweł

Zakres badań grupy badawczej będzie dotyczył wpływu warunków preparatyki proszków oraz procesu zagęszczania (spiekanie swobodne, prasowanie na gorąco, spiekania wspomagane polem elektrycznym, obróbki laserowej, DCC) na właściwości tribologiczne węglika boru. Brany będą pod uwagę laboratoryjnie oraz komercyjne proszki oraz granulaty węglika boru. Badania będą dotyczyły wpływu domiału, pochodzącego z preparatyki proszku, charakterystyki materiału wyjściowego na jego właściwości tribologiczne. Planuje się również całkowicie nowe badania wpływu dodatku cząstek 2D na proces DCC węglika boru a tym samym na jego właściwości tribologiczne i mechaniczne. Pod uwagę będą brane również gabaryty zagęszczanego materiału. Badanie tribologiczne będą prowadzone w funkcji obciążenia, wielkości materiału trącego, atmosfery czy temperatury. Wyniki tych analiz będą korelowane z właściwościami termofizycznymi typu dyfuzyjność i przewodność cieplna. Badania też dotyczą węglika boru reakcyjnie modyfikowanego w układzie tlenki matali ziem rzadkich-węgiel-bor, nad którymi prowadzone są już prace. Planuje się również badania wpływu materiałów/cząstkek płytkowych na proces kształtowania kompozytu węglika boru o potencjalnych anizotropowych właściwościach termofizycznych. W ramach modyfikacji technologicznej prowadzone są prace nas zagęszczaniem , dogęszczaniem oraz teksturyzacją węglika boru z wykorzystanie wiązki laserowej, co ma również wpływ na późniejsze właściwości tribologiczne i termofizyczne.

Lider: Rutkowski Paweł

W obszar badawczy grupy wchodzi obróbka laserowa powierzchni stopów na bazie aluminium, niklu i tytanu, jak również kształtowanie przyrostowe. Badania mają na celu podwyższenie właściwości mechanicznych warstwy przypowierzchniowej podłoża lub nałożenie metodą napawania warstw zawierających np. cząstki ceramiczne. W ramach badań prowadzone są korelacje pomiędzy warunkami procesu obróbki laserowej, strukturą, mikrostruktura, składem fazowym , właściwościami cieplnymi a właściwościami mechanicznymi.

Lider: Rutkowski Paweł

badania w toku