Chemicy z Politechniki Krakowskiej w Laboratorium Inżynierii Wiatrowej. Niezwykły projekt Macieja Pilcha i jego zespołu

Wykorzystanie farb czułych na ciśnienie typu PSP w testach aerodynamicznych i przystosowanie tej, stosowanej przez NASA technologii do badań konstrukcji budowlanych, m.in. wieżowców i mostów – takie prace prowadzi zespół naukowców, którym kieruje doktorant z Politechniki Krakowskiej, mgr inż. Maciej Pilch. Badania realizowane są w ramach programu „Inkubator Innowacyjności 4.0”, koordynowanego przez Centrum Transferu Technologii PK.

W skład zespołu odpowiedzialnego za projekt pn. „Znakowane luminescencyjnie powłoki dedykowane do mapowania ciśnienia na powierzchniach testowanych w tunelach aerodynamicznych modeli obiektów rzeczywistych (takich jak budynki wysokościowe i maszyny transportowe)”, na czele którego stoi mgr inż. Maciej Pilch ze Szkoły Doktorskiej PK, wchodzą: prof. dr hab. inż. Roman Popielarz i dr hab. inż. Joanna Ortyl, prof. PK z Wydziału Inżynierii i Technologii Chemicznej, doktorant mgr inż. Paweł Fiedor, a także inż. Magdalena Jankowska, studentka technologii chemicznej (II stopień) na WIiTCh. Kwota dofinansowania badań z programu „Inkubator Innowacyjności 4.0” wynosi ponad 66 tys. zł.

– Rozwiązanie, nad którym pracujemy, skupia się na wykorzystaniu farb czułych na ciśnienie typu Pressure Sensitive Paints (PSP) do testów aerodynamicznych. Technologia ta jest wykorzystywana przez NASA m.in. do testów aerodynamicznych samolotów oraz promów kosmicznych. Nasze zadanie polega na jej przystosowaniu do badań konstrukcji budowlanych, np. budynków wysokościowych czy mostów – tłumaczy mgr inż. Maciej Pilch. Wyniki badań prowadzonych przez zespół naukowy z Politechniki Krakowskiej będą miały duże znacznie przy projektowaniu budynków wysokościowych, ponieważ pozwolą określić m.in. wymagany poziom wytrzymałości konstrukcji na działanie wiatru. – Chcemy poprawić parametry użytkowe, takie jak czułość czy odporność na wahania temperatury. Możemy to osiągnąć poprzez wykorzystanie systemów PSP zawierających dodatkowy składnik w postaci rozpuszczalnika organicznego – dodaje młody naukowiec z PK.

Naukowcy zaczęli swoje prace badawcze w Laboratorium Fotochemii Stosowanej na Wydziale Inżynierii i Technologii Chemicznej PK. Na tym etapie zsyntezowali nowe sensory luminescencyjne i zbadali właściwości powłok PSP. – Prace badawcze w Laboratorium Fotochemii Stosowanej są nadal prowadzone w tym obszarze i skupiają się na poszukiwaniu nowych systemów PSP o zwiększonej czułości oraz silniejszej luminescencji – mówi Maciej Pilch. Rozwiązanie opracowywane przez badaczy z Wydziału Inżynierii i Technologii Chemicznej wymagało przetestowania w tunelu aerodynamicznym. Z pomocą pospieszyło Laboratorium Inżynierii Wiatrowej Wydziału Inżynierii Lądowej PK. Na potrzeby testów w tunelu przygotowana została specjalna przystawka pomiarowa do badań z użyciem systemów PSP w świetle ultrafioletowym. Modele budynków wysokościowych, wykonanych przy pomocy techniki druku 3D, naukowcy pomalowali luminescencyjną powłoką świecącą na czerwono. Mapowanie nacisku ciał stałych przy użyciu technologii PSP umożliwił specjalnie skonstruowany skaner 3D. – Wyniki testów prowadzonych w LIW są niezwykle obiecujące. Zdajemy sobie sprawę, że nadal istnieje konieczność poszukiwania systemów PSP o polepszonych parametrach użytkowych, w szczególności w odniesieniu do czułości takich układów i nad tym będziemy pracować – dodaje Pilch.

Rozwiązanie proponowane przez zespół Macieja Pilcha dedykowane jest przede wszystkim placówkom zajmującym się badaniami aerodynamicznymi nowopowstających konstrukcji budowlanych. Jedną z nich jest wspomniane wyżej Laboratorium Inżynierii Wiatrowej PK, które regularnie przeprowadza testy takich konstrukcji. Docelowo naukowcy z Wydziału Inżynierii i Technologii Chemicznej chcą zainteresować wynikami swoich prac firmy zajmujące się wykonywaniem testów aerodynamicznych dla budownictwa oraz producentów maszyn transportowych. Atutami nowej technologii – w porównaniu z klasycznymi technikami pomiarowymi – są m.in. ekonomiczność, a także większa dokładność pomiarów. Dzięki możliwości uzyskania wyników o znacznie większej rozdzielczości przestrzennej, przebadane konstrukcje budowlane będą też bezpieczniejsze dla ich użytkowników.

Kierujący projektem „Znakowane luminescencyjnie powłoki dedykowane do mapowania ciśnienia na powierzchniach testowanych w tunelach aerodynamicznych modeli obiektów rzeczywistych (takich jak budynki wysokościowe i maszyny transportowe)” mgr inż. Maciej Pilch jest absolwentem Wydziału Inżynierii i Technologii Chemicznej PK (kierunki: inżynieria chemiczna i procesowa, technologia chemiczna). Od października 2019 r. realizuje doktorat w trybie interdyscyplinarnym w ramach programu POLIDOCTUS (dyscyplina wiodąca: Inżynieria chemiczna; dyscyplina dodatkowa: Inżynieria lądowa i transport). Tytuł jego przewodu doktorskiego to „Innowacyjne luminescencyjne systemy sensoryczne do mapowania rozkładu termodynamicznych parametrów stanu na powierzchniach obiektów rzeczywistych”. Zainteresowania naukowe Macieja Pilcha obejmują fotochemię, elektrochemię, inżynierię wiatrową, badania aerodynamiczne i druk 3D.

Młody badacz był wielokrotnie nagradzany za swoje dokonania. W 2018 r. został laureatem ogólnopolskiego konkursu „Złoty Medal Chemii” – zdobył III nagrodę za pracę inżynierską pt. „Badanie wpływu ciśnienia na charakterystykę emisji molekularnych sensorów luminescencyjnych w polimerowych materiałach powłokowych”. W 2019 r. zajął I miejsce w konkursie „Młodzi Innowacyjni”. W tym samym roku zespół z PK, w którego pracach uczestniczył, zajął III miejsce w konkursie dla studenckich kół naukowych „Students Science Clubs Contest” za projekt pn. „Study of the effect of pressure on the emission characteristics of luminescent sensors in polymeric coating materials”. Maciej Pilch jest również laureatem Nagrody Fundacji Wspierania Młodych Talentów Profesora Janusza Magiery przy Politechnice Krakowskiej.

Źródło: pk.edu.pl