O kompozycie, który może zastąpić stal, mówi w wywiadzie dla serwisu Nauka w Polsce dr inż. Krzysztof Ostrowski z Wydziału Inżynierii Lądowej Politechniki Krakowskiej. W projekcie Lider XIV finansowanym przez NCBR jego zespół wykona kompozytowy łańcuch, który nie będzie przewodził ładunku elektrycznego. Inżynierowie opracują także system mocowania takiego łańcucha oraz specjalną zaprawę cementową. Badacze chcą się przyczynić do wymiany systemów ubezpieczeń stosowanych na szlakach górskich.

STAL UBEZPIECZA OD WYPADKÓW, ALE NIE OD PIORUNÓW

Łańcuchy, które przenoszą obciążenie, są najczęściej wykonywane ze stali, która jest bardzo wytrzymała na rozciąganie, giętka i łatwa do spawania. Jak ocenia dr Ostrowski, produkcja stalowego łańcucha technicznego nie jest zbyt skomplikowana i polega na wygięciu metalowego pręta, uformowaniu go w ogniwo i dołączeniu do poprzedniego. Stalowe łańcuchy, używane obecnie, mają bardzo dobre właściwości wytrzymałościowe, ale przewodzą prąd elektryczny. Takie łańcuchy są powszechnie stosowane do ubezpieczania turystów na szlakach górskich - nie tylko w polskich Tatrach czy Karkonoszach, ale także w innych krajach na świecie.

„Pomimo znakomitych właściwości wytrzymałościowych łańcuchów metalowych, są one niestety świetnymi przewodnikami dla ładunku elektrycznego i mogą przyczyniać się do ludzkich tragedii. Do dziś pamiętamy o najtragiczniejszej do tej pory w skutkach burzy, która miała miejsce 22 sierpnia 2019 roku na obszarze Tatrzańskiego Parku Narodowego, w rejonie Giewontu. Pioruny raziły 157 osób. Wielu turystów doznało porażenia wskutek przeniesienia ładunku elektrycznego w momencie, gdy trzymali się metalowych łańcuchów ubezpieczających” – przypomina dr inż. Ostrowski.

Naukowcy z jego zespołu postanowili więc opracować nowy materiał, z którego będzie można wykonać łańcuch zabezpieczający turystów przed poślizgiem, upadkiem, czy poważniejszym wypadkiem, ale jednocześnie będzie on pozbawiony wad związanych z przewodzeniem prądu elektrycznego. „Tatrzański Park Narodowy w liście intencyjnym zawartym z Politechniką Krakowską wyraził wolę wymiany metalowych łańcuchów i kotew mocujących na szlakach górskich – najpierw na wybranych odcinkach testowych, a gdy rozwiązanie się sprawdzi to również na pozostałych szlakach. To niewątpliwie poprawiłoby bezpieczeństwo turystów podczas gwałtownych zmian pogody” – ocenia dr inż. Ostrowski.

Zastrzega jednak, że wdrożenie takiego rozwiązania wymaga czasochłonnych badań, wsparcia ze strony przemysłu, przejścia przez ścieżkę certyfikacji wyrobów i jest obarczone ryzykiem projektowym.

WSZYSCY JESTEŚMY TURYSTAMI – NA SZLAKACH GÓRSKICH I NAUKOWYCH

Naukowiec proponuje łańcuchy i kotwy z modyfikowanych tworzyw sztucznych, w tym z materiałów z recyklingu. To nowość i duże wyzwanie naukowe, bo – jak zaznaczył wcześniej – dotychczas używane elementy nośne wykonane są z metalu. Lukę tę mogą wypełnić wytrzymałe i odporne na oddziaływanie środowiska kompozyty z tworzyw sztucznych.

Badacze będą poprawiać właściwości polimerów za pomocą różnych domieszek i dodatków. Potem zbadają mieszanki kompozytowe i sprawdzą, czy wytworzone z tych materiałów łańcuchy i kotwy mają optymalne cechy. Dr Ostrowski podkreśla, że nawet zaprawa cementowa, przeznaczona specjalnie do wklejanych kotew, będzie wykonana z wykorzystaniem materiałów z recyklingu.

Interdyscyplinarna grupa dr. Ostrowskiego pracowała już razem nad technologią wytwarzania łańcucha, który nie przewodzi ładunku elektrycznego. Wcześniejszy projekt dotyczący modyfikacji technologii wytwarzania łańcucha nieprzewodzącego ładunku elektrycznego, zwłaszcza łańcucha ubezpieczającego na skalę przemysłową potraktowali jako pilotaż dla większego wyzwania.

„Jestem głęboko przekonany, że będziemy się świetnie dogadywać i współpracować – w końcu wszyscy jesteśmy turystami i cel jest dla nas jasny, choć szlak którym podążamy do łatwych zdecydowanie nie należy” – mówi lider grupy badawczej.

ZASTOSOWANIA NA LĄDZIE, NA MORZU I POD ZIEMIĄ

„Opracujemy trzy produkty: łańcuch, kotwę i klej montażowy. Razem będą one stanowić kompleksowy system ochronny, ale można będzie też korzystać z nich osobno, w zależności od potrzeb” – zapowiada dr inż. Ostrowski.

Dodaje, że produkty te mogą także znaleźć zastosowanie w różnych branżach. Po pierwsze, w inżynierii lądowej - czyli wszędzie tam, gdzie przydatne są łańcuchy o zróżnicowanym przeznaczeniu. Ten łańcuch będzie można stosować jako element wyposażenia rusztowań budowlanych, do wygrodzeń powierzchni lub do transportu materiałów i sprzętu. Po drugie, w górnictwie. Specjalny luminescencyjny łańcuch może pomóc górnikom w poruszaniu się w podziemnych kopalniach, poprawiając widoczność i bezpieczeństwo. Po trzecie, w transporcie, szczególnie morskim. Łańcuch zostanie zaprojektowany z myślą o odporności na trudne warunki środowiska morskiego.

„Mam nadzieję, że rezultaty naszych badań nie tylko poprawią bezpieczeństwo turystów w górach, ale także znajdą zastosowanie w innych dziedzinach, takich jak inżynieria lądowa, górnictwo czy transport morski, przynosząc korzyści różnym grupom ludzi i branżom” – podsumowuje dr inż. Ostrowski.

Naukowcy planują współpracę z otoczeniem społeczno-gospodarczym i firmami – tak aby zwiększyć szanse na wdrożenie i dalszy rozwój technologii w skali przemysłowej. Krzysztof Ostrowski zdobył na planowane badania prawie 1,8 mln zł z programu „Lider XIV” NCBR.

Nauka w Polsce, Karolina Duszczyk

kol/ agt/