Milan Heczko z Ústavu fyziky materiálů AV ČR v rámci svého JUNIOR STAR projektu navazuje na své předešlé úspěchy a pokračuje v inovativním výzkumu v oblasti vývoje slitin za pomoci 3D tisku, a to i ve spolupráci s americkou NASA. Projekt má potenciál nejen zaplnit mezery v dosavadních znalostech, ale také vyvinout novou slitinu s unikátními vlastnostmi.
„Vždy mě fascinovalo, jak věci kolem nás fungují, a toužil jsem tyto děje pochopit,“ vzpomíná řešitel Milan Heczko na počátky svého zájmu o fyziku. V rámci doktorského studia se pak začal specializovat na pochopení dějů ve strukturních materiálech, jako jsou například slitiny používané v tryskových motorech. Tyto jevy probíhají na škále od subnanometrových vzdáleností až po jevy pozorovatelné v rozsahu centimetrů. „Pochopení těchto dějů je klíčové, jelikož mají přímou souvislost s chováním a vlastnostmi materiálů v našem prostředí,“ říká Milan Heczko. Jeho vědeckou kariéru nejvíce ovlivnilo Fulbrightovo stipendium, díky němuž v rámci doktorských studií strávil necelý rok na The Ohio State University v USA. Tam se později rozhodl vrátit a několik dalších let působil v prestižní vědecké skupině profesora Michaela J. Millse. „Během let strávených v USA jsem poznal mnoho úžasných lidí, přátele na celý život. V USA se také narodila má dcerka. Vždy budu mít na tuto část života nezapomenutelné vzpomínky,“ konstatuje řešitel.
V rámci pobytu na americké univerzitě se doktor Heczko věnoval primárně vývoji takzvaných slitin s více hlavními prvky. Na rozdíl od klasické metalurgie, kde převažuje jeden hlavní prvek a další prvky jsou zastoupeny v menším množství, tento relativně nový koncept pracuje se třemi a více rovnoměrně zastoupenými prvky – například chromem, kobaltem a niklem.
Jeho výzkum ho přivedl až ke spolupráci s NASA. „Podařilo se nám vyvinout novou slitinu NASA GRX-810 a ukázat potenciální cestu k objevení dalších nových materiálů s cíleně ‚naladěnými‘ vlastnostmi,“ říká řešitel projektu a upřesňuje: „Abychom vyvinuli tuto novou slitinu, použili jsme technologii 3D tisku kovů, díky které bylo možné vnést nanočástice oxidu yttria do vnitřní mikrostruktury materiálu, čímž došlo k jeho ‚zpevnění‘.“
V levé části kus materiálu, který byl vytištěn pomocí technologie 3D tisku kovů. V pravé části je detail mikrostruktury tohoto materiálu zobrazen elektronovým mikroskopem až na atomární strukturu jedné ze zpevňujících nanočástic.
Podpořený projekt JUNIOR STAR, který přímo navazuje na vyvinutou slitinu NASA GRX-810, má tři primární cíle. Prvním z nich je snaha o nahrazení kobaltu, který je významně zastoupen v původních slitinách. „Kobalt je strategická surovina, s jejíž těžbou a zpracováním je spojeno mnoho problémů, mimo jiné geopolitických, ekonomických, environmentálních a také etických. Chceme prozkoumat, do jaké míry a jakým způsobem jsme schopni tento prvek nahradit, aniž by to vedlo ke kritické ztrátě potřebných vlastností těchto materiálů,“ říká Milan Heczko.
Druhým z cílů projektu je pochopit chování nových materiálů při periodickém zatěžování neboli „únavě“ materiálu. To řešitel považuje za klíčové pro potenciální transfer svých výsledků do průmyslových aplikací.
Třetím z cílů je pak objasnění celé řady „knowledge gaps“, které se s 3D vytištěnými slitinami s více hlavními prvky a zpevněnými nanočásticemi pojí. „Naším cílem je identifikace a popis souvislostí mezi výrobními parametry, výslednou mikrostrukturou a makroskopickými vlastnostmi takto vyrobených materiálů,“ říká doktor Heczko.
Výzkum probíhá na Ústavu fyziky materiálů AV ČR v Brně, který vědcům poskytuje zázemí pro materiálovou charakterizaci. „Díky špičkové infrastruktuře máme možnost zkoumat jevy odehrávající se v materiálech na mnoha různých prostorových škálách a sdílet tyto poznatky s celosvětovou odbornou komunitou. Tímto způsobem přispíváme k vývoji nových materiálů s vlastnostmi cíleně laděnými pro konkrétní aplikace,“ vysvětluje doktor Heczko důležitost kvalitního zázemí. Zdůrazňuje také, že špičkový výzkum nelze provádět bez mezinárodní spolupráce. V rámci svého projektu tak kromě odborníků z USA spolupracuje také s kolegy z Německa a Francie.
I když se jedná o výzkum základní, má projekt vysoký potenciál pro průmyslové aplikace. To dokazuje i úspěch slitiny NASA GRX-810. „Jako malý kluk jsem si hrával s malým modelem raketoplánu s logem NASA. V té době by mě ani náhodou nenapadlo, že se jednou budu podílet právě s NASA na vývoji materiálu, který představíme v časopise Nature a který se jednou dostane do vesmíru,“ dodává o slitině, která se dočkala i komerčního využití, doktor Heczko.
Granty JUNIOR STAR jsou určeny pro excelentní začínající vědce, kteří získali titul Ph.D. před méně než 8 lety a kteří již publikovali v prestižních mezinárodních časopisech a mají významnou zahraniční zkušenost. Díky pětiletému financování s možností čerpat až 25 milionů Kč umožňují granty JUNIOR STAR vědecké osamostatnění a případné založení vlastní výzkumné skupiny. Na podporu dosáhne pouze zlomek podaných projektů. Pro rok 2024 bylo podpořeno pouze 17 z celkových 175 návrhů projektů.
Článek byl převzat z oficiálních stránek GAČR.