Pozyskiwanie czystej energii, sprawdzanie prawidłowości warunków transportu towarów wrażliwych na drgania oraz zbadanie przeszłości Ziemi to przykładowe zastosowania wynalazków opracowanych przez naukowców z Politechniki Śląskiej. Zdobyły one platynowe, złote i srebrne medale w ramach międzynarodowego konkursu wynalazków INTARG 2020, na który zgłoszono ok. 160 projektów z dziewięciu krajów Europy, obu Ameryk, Afryki i Azji.
– Oceniając rozwiązania zgłoszone do konkursu, jury kierowało się takimi kryteriami, jak poziom innowacyjności, ochrona patentowa, możliwości wdrożenia i komercjalizacji, poziom gotowości technologicznej i efekt, jaki dane rozwiązanie może przynieść przemysłowi oraz nam wszystkim – zaznaczyła Barbara Haller de Hallenburg-Illg, prezes Eurobusiness-Haller, organizatora targów. – Politechnika Śląska to bardzo mocny zawodnik. Jej rozwiązania w dużym stopniu spełniły kryteria, co świadczy o tym, że mają bardzo wysoki poziom. Mamy nadzieje, że zostaną wdrożone i będą nam służyły – dodała.
Co się stanie podczas wybuchu?
Modułowy system pomiarowy to w zasadzie analizator zbierający i analizujący dane dotyczące przyspieszeń oddziałujących na człowieka lub inny badany obiekt. Opracował go zespół w składzie: prof. Arkadiusz Mężyk, prof. Sławomir Kciuk, dr Edyta Krzystała oraz Paweł Schmidt.
Rozwiązanie może być wsparciem m.in. dla firm z branż ubezpieczeniowych, których działalność obejmuje kontrolowanie transportu materiałów wrażliwych na drgania mechaniczne.
System można stosować w energetyce, przemyśle motoryzacyjnym, elektronice, górnictwie czy edukacji. Początkowo był przeznaczony do weryfikacji elementów wyposażenia pojazdu wojskowego M-ATV.
– Prace badawcze, polegające na weryfikacji konstrukcji pojazdu oraz innych elementów jego wyposażenia zwiększających bezpieczeństwo żołnierzy, odbywały się dwutorowo. W pierwszej serii bez środków ochronnych, w drugiej z zastosowaniem fotela przeciwwybuchowego oraz dodatkowych elementów – mat energochłonnych pod nogi. Aby zaobserwować różnice, zamontowano czujniki przyspieszenia na miednicy i nogach oraz czujnik ciśnienia na klatce piersiowej manekina i w jego uchu – opowiada dr inż. Edyta Krzystała. – Dzięki wykonanym pomiarom można było wyznaczyć wskaźniki zgodne z obowiązującymi normami, określającymi poziom zagrożenia żołnierza.
System pomiarowy zaprojektowano do rejestracji z częstotliwością 500 kHz w każdym kanale. Wartości te można zmieniać, poszerzając w ten sposób krąg zastosowań.
– Możliwość zapisu wyników pomiaru w pamięci wewnętrznej tego systemu powoduje, że możemy go potraktować jako autonomiczny, pozostawić na czas wykonywania pomiarów, a po ich zakończeniu dokonać importu danych do systemu nadrzędnego za pomocą połączenia przewodowego lub bezprzewodowego. Ta funkcjonalność daje możliwość zastosowania go do monitorowania stanu obiektu znajdującego się w trudnym środowisku: zapylonym czy o podwyższonej temperaturze – tłumaczy prof. Kciuk.
Projekt otrzymał platynowy medal targów, nagrodę specjalną przewodniczącego jury oraz dyplom ministra funduszy i polityki regionalnej.
Przeszłość czytam z filiżanki
– Ze względu na zmianę klimatu bardzo ważne są dziś badania środowiska, a jednym ze sposobów na ich wykonanie jest sprawdzenie, jak zmieniało się ono w przeszłości. Przy pomocy systemu μDOSE możemy dopisać skalę czasu do różnych zjawisk, na przykład powodzi, susz – wskazuje dr Konrad Tudyka.
μDOSE pozwala na określenie daty wytworzenia przedmiotów archeologicznych. Badanie przeprowadzane jest na próbce osadu lub ceramiki. Metoda datowania dozymetrycznego polega na określeniu dawki pochłoniętej przez naturalny dozymetr, jak np. kwarc lub skaleń, i określeniu dawki rocznej promieniowania jonizującego, w naturalny sposób występującego w środowisku. Pochodzi ono z promieniowania kosmicznego oraz od szeregów promieniotwórczych uranu, toru, potasu.
Z systemu mogą korzystać nie tylko naukowcy zajmujący się geologią, geografią, historią człowieka czy specjalistyczne firmy robiące badania wieku, ale także… miłośnicy starej ceramiki.
– W przypadku, gdy kolekcjoner nie jest pewny wieku czy autentyczności zakupu, może wysłać ceramikę firmie, która się tym zajmuje – wskazuje dr Tudyka i dodaje, że fragment do analizy pobiera się z podstawki. Dzięki badaniu można stwierdzić, czy dane naczynie wypalono parę tysięcy lat temu, czy zaledwie kilka tygodni wcześniej. – Takie badanie, w zależności od rozmiaru próbki i celu, może trwać od jednego dnia do tygodnia dla małych próbek używanych w archeologii.
System μDOSE, nagrodzony Złotym Medalem Targów oraz nagrodą prezesa urzędu patentowego RP, opracował zespół: dr Konrad Tudyka, Sebastian Miłosz, Aleksander Kolarczyk, prof. Andrzej Bluszcz, dr Grzegorz Adamiec, dr Piotr Moska, dr Grzegorz Poręba, Agnieszka Szymak. Komercjalizację prowadzi start-up miDose Solutions.
Powerbank w… bucie
Wygląda jak kawałek tkaniny bawełnianej lub kartka papieru. To dosyć cienki plaster materiału, który możemy umieścić wszędzie, na przykład wpleść w ubranie. A dzięki rozwiązaniu opracowanemu na Politechnice Śląskiej możliwe będzie wykorzystanie własnej aktywności, spaceru czy przejazdu samochodem, do wyprodukowania elektryczności. Taki system działa już w Katowicach.
– Za zgodą Miejskiego Zarządu Dróg i Mostów w Katowicach oraz Wydziału Ruchu Drogowego Komendy Miejskiej Policji w Katowicach na jezdni jednej z ulic umieściliśmy układ wytworzonych przez nas nanogeneratorów – mówi dr inż. Wiktor Matysiak.
Przejazd samochodu lub ciężarówki po zamieszczonym w drodze włóknie pozwala na generowanie prądu, a powstająca w ten sposób ilość energii elektrycznej jest zależna od wagi pojazdu: im większy nacisk, tym więcej jej powstaje. Ponadto osadzony w podłożu materiał może zostać wykorzystany jako czujnik.
– Okazało się, że nasze włókna kompozytowe mogą z powodzeniem służyć jako sensor – urządzenie monitorujące natężenie ruchu drogowego. W wyniku działania układu generatorów jesteśmy w stanie sprawdzić, z jaką prędkością poruszał się samochód i czy kierowca przestrzegał lub nie przepisów ruchu drogowego oraz ograniczenia prędkości – dodaje dr Matysiak.
Przygotowany wynalazek – nanostrukturalny włóknisty materiał kompozytowy o osnowie polimerowej z fazą wzmacniającą oraz sposób jego wytwarzania – wyróżniono dwukrotnie: w 2019 roku złotym medalem, a w 2020 – srebrnym. Kluczem do sukcesu jest dalekowzroczność rozwiązania.
– Dziś ok. 80 proc. zapotrzebowania na energię jest pokrywane na skutek spalania paliw kopalnych, natomiast pozostałe 20 proc. stanowią odnawialne źródła energii. I to właśnie w tym obszarze nanogeneratory pokazują swoją przydatność, ponieważ możemy zastosować ruch powietrza w postaci wiatru lub ruch wody (nurt rzeki czy fale morskie) tak, by energię mechaniczną zamienić w elektryczną i wytwarzać prąd – wyjaśnia dr Matysiak.
Przekształcanie energii kinetycznej pobranej z ruchu ciała, przepływu powietrza czy wibracji w celu wytworzenia prądu to główna zasada działania nanogeneratorów. Dzięki posiadaniu własnego systemu zasilania nie ma konieczności korzystania z zewnętrznych źródeł, na przykład baterii. Naukowcy z Politechniki Śląskiej pracują nad ulepszeniem materiałów stanowiących komponenty do produkcji nanogeneratorów.
– Jesteśmy pierwszym zespołem na świecie, który przełamał trend mówiący, że można umieścić tylko 10 proc. masowo takich struktur w nanowłóknach polimerowych, czyli włóknach, które są 500 razy cieńsze niż ludzki włos. Produkcja generatorów z włókien kompozytowych posiadających w swojej objętości nanodruty piezoelektryczne to autorski pomysł prof. Mariana Nowaka. Okazało się, że nie musimy wytwarzać nanogeneratorów, które są sztywne i stanowi je kilka czy kilkanaście nanodrutów. W naszym rozwiązaniu mamy elastyczny materiał składający się z równoległych względem siebie nanowłókien, wewnątrz których znajdują się setki tysięcy takich nanodrutów – mówi dr Matysiak.
Jedno z pierwszych doświadczeń dotyczących wplecenia włókien w odzież wykorzystano w... butach. Trzy generatory umieszczono w tych punktach podeszwy, w których najmocniej naciska się podczas chodzenia. W ten sposób wytworzono prąd elektryczny, który może być zbierany do pewnego rodzaju powerbanka, umieszczonego w podeszwie. Po „naładowaniu” podpinano go do smartfona, jak klasyczny powerbank, i w ten sposób ładowano telefon. Wynalazek może znaleźć zastosowanie również w medycynie. Badania wskazują także na potencjalną możliwość wykorzystania go do produkcji rozrusznika serca.
Politechnika medalowa
Międzynarodowe i interdyscyplinarne jury doceniło innowacyjność aż siedmiu przedsięwzięć przygotowanych na Politechnice Śląskiej. Oprócz wyżej opisanych przyznano kolejne cztery nagrody.
Złotym medalem targów, także dyplomem ministra funduszy i polityki regionalnej za innowacyjne rozwiązanie o wysokim poziomie TRL, uhonorowano γBEAKER. To wynalazek autorstwa dr. Grzegorza Poręby, Aleksandra Kolarczyka, dr. Konrada Tudyki, dr. Piotra Moski, Agnieszki Szymak.
Srebrny medal targów powędrował do grupy międzywydziałowej (wydziały: mechaniczny technologiczny, chemiczny, organizacji i zarządzania) „Predykcji własności produktów wytwarzanych z niehomogenicznego strumienia surowców odpadowych na bazie poliolefin”. Projekt został opracowany w składzie: dr Piotr Sakiewicz, dr Krzysztof Piotrowski, dr Klaudiusz Gołombek, prof. Józef Ober, Mateusz Lis, Joanna Mścichecka.
Srebrnym medalem nagrodzono również „Tłok do silnika spalinowego, wzmocniony lokalnie kompozytowym insertem typu Al/SiCp, kształtowanym w procesie odlewania odśrodkowego”. Wynalazek powstał na wydziale inżynierii materiałowej w zespole, który reprezentują dr Anna Janina Dolata oraz dr Maciej Dyzia.
Komisja sędziów INTARG 2020 dostrzegła także unikatowość i potencjał „Bramy odkażającej WAAM Gate Med 1.0”. Niejako w ślad za opinią jurorów międzynarodowego konkursu Healing Solutions for Tourism Challenge (brama znalazła się w gronie nagrodzonych finalistów) zdecydowano o uhonorowaniu przedsięwzięcia złotym medalem targów. Wynalazek został przygotowany na wydziale inżynierii środowiska i energetyki i zgłoszony przez dr Magdalenę Bogacką oraz absolwenta uczelni, dr. Artura Czachora.
Większość opisanych i nagrodzonych podczas Międzynarodowych Targów Wynalazków i Innowacji INTARG 2020 rozwiązań była realizowana w ramach projektu Inkubator Innowacyjności 2.0 oraz Tango 2 w Centrum Inkubacji i Transferu Technologii Politechniki Śląskiej.
(ml/PŚl)
Komentarze (0) Skomentuj