Grupa Badawcza Materiałów Kompozytowych i Powłok
Aktywność Grupy Badawczej koncentruje się na opracowywaniu i udoskonalaniu materiałów kompozytowych i powłok o określonych właściwościach do zastosowania w przemyśle. Są to m.in. powłoki samoczyszczące, anty-graffiti, hydrofobowe i superhydrofobowe oraz antyoblodzeniowe. Ponadto prowadzone są prace dotyczące zastosowania „zielonych” modyfikatorów w procesie modyfikacji żywic. Zainteresowania grupy skupiają się również na technologiach związanych z opracowaniem nowych materiałów kompozytowych w oparciu o hydrożele do zastosowań w przemyśle nawozowym.
W celu rozwoju nowych technologii grupa bada właściwości materiałów polimerowych i nanokompozytowych oraz powłok w szczególności pod kątem ich zwilżalności, swobodnej energii powierzchniowej i oddziaływania cieczy na podłoże. Prowadzi również testy przyspieszonego starzenia.
Działalność Grupy Materiałów Kompozytowych i Powłok koncentruje się na rozwoju nowych polimerowych materiałów kompozytowych oraz powłok o pożądanych właściwościach.
Nasze doświadczenie obejmuje:
– projektowanie i przygotowanie nanokompozytów polimerowych oraz powłok ochronnych m.in. powłoki hydrofobowe i/lub superhydrofobowe, oleofobowe, samoczyszczące, „łatwe do czyszczenia”, antygraffiti i antyoblodzeniowe,
– nakładanie powłok różnymi technikami, takimi jak spin-coating, dip-coating czy spray-coating,
– teksturowanie i funkcjonalizowanie powierzchni poprzez modyfikację chemiczną z fazy ciekłej lub gazowej, aktywację powierzchni za pomocą systemu niskotemperaturowej plazmy powietrznej, trawienie powierzchni polimerów poprzez obróbkę plazmą powietrzną lub tlenową,
– badania właściwości materiałów polimerowych, nanokompozytów i powłok, w szczególności badania zwilżalności, swobodnej energii powierzchniowej oraz oddziaływań ciecz-podłoże.
Obecnie poszukujemy naukowców zajmujących się tematami związanymi z powłokami funkcjonalnymi.
Obszar naukowy Grupy Materiałów Kompozytowych i Powłok koncentruje się na rozwoju i charakterystyce materiałów i powłok kompozytowych o określonych właściwościach zwilżalności powierzchni do potencjalnych zastosowań w przemyśle (np. jako materiały samoczyszczące, ochrona przed graffiti, lub oblodzeniem). Ponadto zapewniamy ocenę właściwości zwilżalności, wykonujemy testy przyspieszonego starzenia oraz posiadamy doświadczenie w projektowaniu i wytwarzaniu materiałów kompozytowych. Zapraszamy do współpracy przy projektach z zakresu badań podstawowych i stosowanych.
Poznaj nasz produkt
Powłoki antyoblodzeniowe D-ICE coat to innowacyjny produkt, który znajdzie szerokie zastosowanie w zabezpieczaniu powierzchni przed oblodzeniem. Do jego powstania wykorzystuje się kompozyty żywic epoksydowych. Kompozytowa powłoka antyoblodzeniowa opracowana przez Zespół Materiałów Kompozytowych i Powłok kierowany przez dr. Jacka Marczaka została wyróżniona w konkursie Polski Produkt Przyszłości organizowanym przez Polska Agencja Rozwoju Przedsiębiorczości i Narodowe Centrum Badań i Rozwoju.
Nowoczesna powłoka w postaci farby to długo oczekiwane rozwiązanie problemu oblodzenia w energetyce wiatrowej i lotnictwie. Produkt nakładany jest w prosty sposób: natryskowo, wałkiem lub pędzlem. Dzięki jednorodnym właściwościom w całej objętości, powłoka nawet po zarysowaniu może działać efektywnie nawet 7 lat.
D-ICE coat
Zwykła farba
Produkt powstał w ramach projektu „Opracowanie technologii wytwarzania pasywnych systemów antyoblodzeniowych w postaci innowacyjnych powłok superhydrofobowych”, finansowanego w ramach 9. edycji programu LIDER przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju. Prace nad powłokami trwają od 2019.
Innowacyjność technologii
Nowoczesną powłokę antyoblodzeniową cechuje:
- wysoka hydrofobowość,
- niska przyczepność lodu,
- efektywność w całej objętości materiału,
- brak oblodzenia w warunkach zbliżonych do rzeczywistych.
Korzyści
Korzyści dla farm wiatrowych wynikające z zastosowania produktu:
- ochrona łopat turbin wiatrowych przed oblodzeniem,
- jednorazowa aplikacja i 7-letnia funkcjonalność powłoki,
- zerowe wykorzystanie energii elektrycznej,
- niższe koszty konserwacji farm wiatrowych,
- obniżenie strat w pozyskiwanej energii elektrycznej do 80%,
- ograniczenia w emisji toksycznych substancji.
Odbiorca
Nasze powłoki znajdą zastosowanie w energetyce wiatrowej (firmy produkujące i konserwujące turbiny wiatrowe) i lotnictwie.
Konkurencja
Testy
Trwałość i skuteczność uzyskanych powłok jest sprawdzana w trybie całorocznym (o różnych porach roku) w bieżących (różnych) warunkach pogodowych (stacjonarnie oraz podczas lotu). Innowacyjna powłoka przeszła testy:
- w komorach przyspieszonego starzenia,
- przyczepności lodu,
- w tunelu aerodynamicznym symulującym warunki oblodzenia,
- w warunkach rzeczywistych na skrzydłach drona.
Nagrody
- Październik 2021 – Nagroda Jury oraz Nagroda Publiczności w ramach pierwszej edycji Akceleratora Łukasiewicza.
- Lipiec 2022 – Wyróżnienie w konkursie Polski Produkt Przyszłości.
– NAWA (BPI/PST/2021/1/00060/U/00001), „Wdrożenie współpracy międzynarodowej w zakresie rozwoju innowacyjnych technologii i praktyk komercjalizacyjnych” w ramach programu Partnerstwa Strategiczne Narodowej Agencji Wymiany Akademickiej (NAWA) (01.07.2022 – 30.12.2023) – (dr Katarzyna Kowal – kierownik projektu)
Abstrakt:
Celem projektu jest nawiązanie przez Łukasiewicz – PORT Polski Ośrodek Rozwoju Technologii współpracy międzynarodowej w ramach partnerstwa z Politechniką w Eindhoven (TUE) oraz europejskim akceleratorem. Wynikiem czego będzie komplementarna wymiana doświadczeń pomiędzy naukowcami oraz europejskimi inwestorami. Pozwoli to na poszerzenie wiedzy naukowców z zakresu komercjalizacji oraz biznesowego podejścia do tworzonych technologii. W związku z powyższym głównym celem projektu jest stworzenie międzynarodowego partnerstwa, które w świadomy sposób będzie kreować wiedzę i rozwijać nowe technologie na
potrzeby rynku europejskiego. Współpraca przełoży się na wzmocnienie pozycji Łukasiewicz – PORT jako ośrodka naukowego współpracującego z biznesem, czego rezultatem będą nowe technologie odpowiadające potrzebom rynku międzynarodowego. Cele i rezultaty projektu osiągnięte
będą przez staż kadry naukowej oraz osób zajmujących się ochroną własności intelektualnej i komercjalizacją w każdej z jednostek. Podczas stażu udoskonalona zostanie opracowana w Łukasiewicz – PORT technologia wytwarzania powłok antyoblodzeniowych, a współpraca z akceleratorem pozwoli dotrzeć do europejskich inwestorów i potencjalnych klientów. Długofalowe korzyści wynikające z realizacji projektu to wzrost doświadczenia kadry naukowej oraz poszerzenie kontaktów biznesowych i współpracy międzynarodowej prowadzącej do komercjalizacji Polskich technologii na rynku europejskim.
– testy stabilności emulsji
– badania zwilżalności (kąt zwilżania – WCA, kąt ślizgania – SA) i pomiary swobodnej energii powierzchniowej materiałów stałych i powłok
– analiza napięcia powierzchniowego cieczy
– pomiar wielkości cząstek i potencjału Zeta koloidów metodą dynamicznego rozpraszania światła (DLS)
– pomiar barwy materiałów stałych i powłok (parametry L*a*b*, ΔE)
– badania połysku materiałów stałych i powłok pod kątem: 20˚, 60˚, 85˚
– testy przyspieszonego starzenia w komorach: UV, szoków termicznych, klimatycznej, mgły solnej. Wpływ temperatury, wilgotności, promieniowania UV oraz mgły solnej na badane próbki, badania odporności na korozję (mgła solna, SO2)
– termograwimetria
– spektroskopia FTIR
– mikroskopia AFM (analiza topografii i chropowatości powierzchni)
1. G. Morgiante, M. Piłkowski, J. Marczak
“Influence of chain length of organic modifiers in hydrophobization process on epoxy resin properties”, Journal of Coatings Technology and Research, Vol. 19, 1045–1053, 2022
2. Piłkowski, G. Morgiante, J. Myśliwiec, M. Kuchowicz, J. Marczak
„Environmental testing of hydrophobic fluorosilane-modified substrates”, Surfaces and Interfaces 23, 100987, 2021
3. Startek, K.; Marczak, J.; Lukowiak, A.
“Oxygen barrier enhancement of polymeric foil by sol-gel-derived hybrid silica layers”, POLYMER, Vol. 195, 122437, 2020
4. Siudzinska, A.; Miszczuk, A.; Marczak, J.; Komorowska, K.,
“Fluorescent sensing with Fresnel microlenses for optofluidic systems”, Optical Engineering, Vol. 56, Issue: 5, 2017, DOI: 10.1117/1.OE.56.5.057106
5. J. Marczak, M. Kargol, M. Psarski, G. Celichowski,
“Modification of epoxy resin, silicon and glass surfaces with alkyl- or fluoroalkylsilanes for hydrophobic properties”, Applied Surface Science, 2016, 380, 91-100
6. M. Remer, G. Sobieraj, K. Gumowski, J. Rokicki, M. Psarski, J. Marczak, G. Celichowski
“Dynamic contact of droplet with superhydrophobic surface in conditions favour icing”, Journal of Physics: Conference Series 2014
7. T. Bobinski, G. Sobieraj, K. Gumowski, J. Rokicki, M. Psarski, J. Marczak, G. Celichowski,
“Droplet impact in icing conditions – the influence of ambient air humidity”, Archives of Mechanics, (66, 2, 127–142) 2014
8. M. Psarski, J. Marczak, J. Grobelny, G. Celichowski,
“Superhydrophobic Surface by Replication of Laser Micromachined Pattern in Epoxy/Alumina Nanoparticle Composite”, Journal of Nanomaterials, (Volume 2014, 1-11) 2014
9. M. Psarski, G. Celichowski, J. Marczak, K. Gumowski, G. Sobieraj
“Superhydrophobic dual sized filler epoxy composite coatings”, Surface and Coatings Technology(225, 66–74) 2013
10. I. Piwoński, A. Kisielewska, J. Marczak
“The application of Langmuir–Blodgett technique in preparation of the macroporous titania coatings”, Journal of Porous Materials (20, 1395–1404) 2013
11. M. Psarski, J. Marczak, G. Celichowski, G. Sobieraj, K. Gumowski, F. Zhou, W. Liu,
”Hydrophobization of epoxy nanocomposite surface with 1H,1H,2H,2H-perfluoro-octyltrichlorosilane for superhydrophobic properties”, Central European Journal of Physics (7, 1197–1201) 2012
Zgłoszenie patentowe
P.439553 „Kompozycja powłokowa, sposób wytwarzania powłoki wysoce hydrofobowej z takiej kompozycji i jej zastosowanie do pasywnego zabezpieczania powierzchni przed oblodzeniem”, Urząd Patentowy RP, 17.11.2021