Rok akademicki 2022/2023

Zapraszamy do udziału w XI Seminarium Interdyscyplinarnym PBŚ, które odbędzie się 23 listopada 2022 r. (godz. 16:00 - 17:30) w Auditorium Novum.

Osoby, które chciałyby uczestniczyć w spotkaniu w sposób zdalny zapraszam na platformę  MS Teams.

Plan spotkania
1. mgr inż. Monika Dybowska-Józefiak, dr hab. inż. Maria Wesołowska, prof. PBS – Czynniki wewnętrzne determinujące rozwój bikorozji na tynkach systemu ETICS (External Thermal Insulation Composite System)

Streszczenie wystąpienia

Porażenie tynków systemów ETICS (External Thermal Insulation Composite System)  korozją biologiczną jest efektem działania czynników biotycznych (biologicznych) i abiotycznych (fizycznych i chemicznych). Ich wzajemna interakcja decyduje o tym, jak intensywne są procesy degradacyjne. Referat dotyczy zmian mikrostruktury i absorpcji wody pocienionych tynków mineralnych po wieloletniej ekspozycji na środowisko zewnętrzne i porażonych korozją biologiczną. Przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych i poligonowych dla wybranych tynków systemu ETICS bazującym na styropianie.  Ocenie podlegały parametry mikrostruktury, rozkład porowatości oraz kapilarna absorpcja wody. W rozkładzie porowatości wydzielono przedziały wielkości porów odpowiedzialnych za korozję mrozową oraz za przepływ kapilarny. Na podstawie badań zmian porowatości oraz nasiąkliwości ustalono, że korozja biologiczna ingeruje w mikrostrukturę pocienionych tynków mineralnych na podłożu z EPS. W rezultacie powłoka tynkarska i materiał termoizolacyjny funkcjonują w stanie podwyższonej wilgotności, co przekłada się bezpośrednio na izolacyjność termiczną systemu.

2. dr inż. Katarzyna Skórczewska - Możliwości współpracy w zakresie technologii i fizykochemii materiałów w kontekście prac badawczych realizowanych w obszarze materiałów polimerowych

Streszczenie wystąpienia

Prace badawcze zespołu Zakładu Technologii Polimerów i Powłok Ochronnych mają charakter interdyscyplinarny i wpisują się w dyscyplinę nauk chemicznych, inżynierii chemicznej i szeroko pojętej inżynierii materiałowej. Tematyka prac dotyczy zagadnień związanych z wytwarzaniem i modyfikacją fizyczną tworzyw polimerowych, prowadzoną w celu uzyskania materiału o unikatowych, stabilnych w czasie właściwościach pożądanych do konkretnych aplikacji. Badania obejmują charakterystykę fizykochemiczną i strukturalną surowców, dobór metod i parametrów ich przetwarzania oraz charakterystykę właściwości przetwórczych i użytkowych produktów, z uwzględnieniem modyfikacji właściwości surowców (skład, struktura) i/lub parametrów przetwarzania. W badaniach uwzględnia się zasady gospodarki zrównoważonego rozwoju, stąd ważnym ich kierunkiem jest ocena możliwości ponownego zagospodarowania recyklatów materiałowych i ich wykorzystania w modyfikacji wielkotonażowych tworzyw polimerowych i biopolimerów. Prowadzone badania mają również charakter poznawczy i dotyczą m.in. rozpoznania zjawisk zachodzących w modyfikowanych materiałach, w tym  oddziaływań na granicy faz. Ważny obszar stanowią badania materiałowe poli(chlorku winylu) realizowane w ścisłej współpracy z największym polskim producentem tego polimeru oraz jego przetwórcami.

3. dr hab. inż. Dariusz Sykutera, prof. PBŚ - Wytwarzanie i badania lekkich struktur kompozytowych na osnowie polimerów

Streszczenie wystąpienia

Dynamiczny rozwój przetwórstwa polimerów spowodował wzrost wykorzystania tworzyw termoplastycznych, jako alternatywnych materiałów konstrukcyjnych w stosunku do stopów aluminium i stali. W celu uzyskania produktów wysokiej jakości oraz o kilku funkcjach użytkowych, podejmuje się próby modyfikacji materiałów oraz łączenia różnych technologii wytwarzania. Redukcja masy elementów, określanych jako lekkie wytwory, przy zachowaniu lub poprawie ich właściwości mechanicznych jest jednym z obserwowanych trendów w projektowaniu inżynierskim. W konstrukcjach lotniczych i budowie samochodów zauważa się wzrost udziału lekkich elementów kompozytowych, co powoduje istotną redukcję masy, a tym samym zmniejszenia zużycia paliwa i śladu węglowego (carbon footprint). Realizowane w tym zakresie badania w Katedrze Technik Wytwarzania są działaniami wpisującymi się w inicjatywy materiałowe i technologiczne związane z programem ramowym Horizon Europe w ramach Klastra 4: Digital, Industry and Space w zakresie tzw. materials sustainable design. W prezentacji omówiono osiągnięcia w zakresie wytwarzania lekkich kompozytów polimerowych metodami: wtryskiwania mikroporującego ang. Microcellular Injection Molding (MIM), niskociśnieniową RTM (resin transfer molding) oraz z użyciem technik addytywnych (CFF i FFF). Scharakteryzowano struktury oraz wybrane właściwości wytrzymałościowe otrzymanych litych i porowatych kompozytów wzmocnionych włóknami węglowymi i szklanymi, w odniesieniu do parametrów technologicznych procesów ich wytwarzania. Z użyciem skaningowej mikroskopii elektronowej SEM oraz tomografii komputerowej CT potwierdzono występowanie w materiałach  struktury mikrokomórkowej (MIM) lub pustek (CFF). Uzyskane właściwości wytrzymałościowe (zwłaszcza dla próbek CFF i wyprasek porowatych PA66 GF30) oraz odporność na udarowe obciążenia dla próbek porowatych są poprawione w stosunku do znanych na rynku. Obecność porów gazowych w objętości wyprasek spowodowała pozytywny efekt obniżenia anizotropii skurczowej, skurczu wtórnego oraz podatności na wypaczenia, mimo orientacji włókien w kierunku płynięcia stopu, zarówno w warstwie wierzchniej (skin layer) jak i pośredniej (transition layer).

4. dr hab. inż. Łukasz Skowroński, prof. PBŚ, dr Grażyna Czerniak - Możliwości badawcze Zakładu Fizykochemii Powierzchni

Streszczenie wystąpienia

Pracownicy Zakładu Fizykochemii Powierzchni (ZFP) prowadzą badania w zakresie inżynierii materiałowej. W obszarze zainteresowań są cienkie warstwy metaliczne i dielektryczne oraz materiały lite. Aparatura badawcza zakładu umożliwia określenie właściwości optycznych (spektrofotometry, elipsometry), elektrycznych (sonda czteropunktowa), mechanicznych (mikrotwardościomierz) oraz mikrostruktury (mikroskop sił atomowych, optyczny mikroskop konfokalny, skaningowy mikroskop tunelowy) i składu chemicznego materiałów (spektroskopia fotoelektronów wzbudzanych promieniowaniem rentgenowskim/UV). Ponadto ZFP dysponuje dwoma układami do nanoszenia nanometrowych warstw metalicznych. W trakcie wystąpienia zostaną przedstawione przykładowe wyniki badań, prezentujące możliwości ZFP.

Zapraszamy do udziału w X Seminarium Interdyscyplinarnym PBŚ, które odbędzie się 26 października 2022 r. (godz. 16:00 - 17:30) w Auditorium Novum.

Osoby, które chciałyby uczestniczyć w spotkaniu w sposób zdalny zapraszam na platformę  MS Teams.

Plan spotkania
1. Rolnictwo i ogrodnictwo – prof. dr hab. inż. Elwira Śliwińska, dr inż. Dariusz Kulus - Biotechnologiczne i cytogenetyczne metody badania komórek roślinnych

Streszczenie wystąpienia

Biotechnologia jest dynamicznie rozwijającą się interdyscyplinarną nauką stosowaną, łączącą m.in. biologię molekularną, inżynierię komórkową/tkankową, genetykę i biochemię. Od wielu lat zaawansowane metody biotechnologiczne są wykorzystywane w Katedrze Biotechnologii Rolniczej (KBR) oraz w Pracowni Roślin Ozdobnych i Warzywnych (PROiW) WRiB. Jednostki te są otwarte na szeroką współpracę. W trakcie prezentacji przedstawimy możliwości naszych laboratoriów, aby zachęcić do takiej współpracy. KBR oferuje możliwość przeprowadzenia analiz zawartości jądrowego DNA za pomocą cytometrii przepływowej w celu określenia ploidalności, wielkości genomu, aktywności cyklu komórkowego lub intensywności endoreduplikacji, a także wykorzystanie mikroskopu konfokalnego do badania struktur komórkowych i innych preparatów wybarwionych dowolnym barwnikiem fluorochromowym. W PROiW prowadzone są badania z zakresu nowych technologii in vitro wykorzystywanych do rozmnażania roślin, przechowywania zasobów genowych oraz doskonalenia odmian roślin ozdobnych, leczniczych i użytkowych. Pracownia oferuje realizuję badań obejmujących optymalizację technik mikrorozmnażania, analizy stabilności genetycznej materiału roślinnego, a także z zakresu aktywności biochemicznej i metabolicznej komórek, w tym reakcje roślin na stres. Szczegóły dotyczące infrastruktury i zaplecza badawczego można znaleźć pod linkiem: https://youtu.be/grycxR-xBQs 


2. Inżynieria mechaniczna - dr hab. inż. Adam Lipski, prof. PBŚ - Badania zmęczeniowe w zakresie gigacyklowym

Streszczenie wystąpienia

Współcześnie badania zmęczeniowe materiałów i konstrukcji realizowane są zazwyczaj przy użyciu hydraulicznych systemów badawczych umożliwiających prowadzenie badań dla dużego zakresu obciążeń z jednoczesną kontrolą siły, odkształcenia lub przemieszczenia. Jednakże badania eksperymentalne prowadzone z wykorzystaniem tych systemów rzadko odnoszą się do trwałości zmęczeniowej powyżej 107 cykli. Należy podkreślić, że nowoczesne maszyny, takie jak silniki samochodowe, osiągają trwałość rzędu 108 cykli, silniki wysokoprężne statków, reduktory prędkości helikopterów, łopatki silników lotniczych czy silniki szybkich pociągów osiągają 109 cykli, natomiast trwałość turbin przekracza 1010 cykli. Konieczne jest zatem określenie właściwości zmęczeniowych w obszarze wykraczającym poza klasyczną granicę 107 cykli, określanym jako zakres zmęczenia gigacyklowego.
Istotnym ograniczeniem dla prowadzenia badań zmęczeniowych w zakresie powyżej 107 cykli jest czas badania pojedynczej próbki. Czas ten dla uzyskania 107 cykli wynosi do 6 dni w przypadku zastosowania klasycznych hydraulicznych maszyn wytrzymałościowych z obciążeniem osiowym i standardową częstotliwością obciążenia 20 Hz. W przypadku badania mającego na celu osiągnięcie 1010 cykli zajęłoby to prawie 16 lat. W praktyce badania dla zmęczenia gigacyklowego są możliwe przy użyciu ultradźwiękowych maszyn zmęczeniowych, które umożliwiają badania z częstotliwością 20 kHz. W tym przypadku pojedyncze badanie do osiągnięcia 107 cykli trwa około 8 minut, natomiast do osiągnięcia 1010 cykli potrzeba niecałych 6 dni.
Ultradźwiękowe maszyny badawcze należą do stosunkowo nowych systemów stosowanych do wyznaczania trwałości zmęczeniowej. Układ obciążenia próbki typowy dla tego rodzaju maszyny składa się z generatora Bransona, który przetwarza sygnał elektryczny o częstotliwości 50 Hz na ciągły elektryczny sygnał sinusoidalny o częstotliwości 20 ± 0,5 kHz. Elementem wykonawczym układu jest przetwornik piezoelektryczny, który przekształca wejściowy sygnał elektryczny w podłużną sinusoidalną falę mechaniczną. Fala ta jest przekazywana do wzmacniacza, który wstępnie zwiększa lub zmniejsza amplitudę fali w zależności od wymaganego w badaniu zakresu amplitudy drgań. Ostatnim elementem układu obciążającego, do którego mocowana jest badana próbka, jest falowód, którego przekrój geometryczny ulega zmniejszeniu. Powoduje to koncentrację fali, a tym samym zwiększenie jej amplitudy. Amplituda drgań podłużnych próbki jest kontrolowana przez czujnik przemieszczenia.
Geometria próbki jest tak opracowana, że amplituda przemieszczenia jest równa zeru w środku próbki, a największa na jej końcach. Dzięki temu koncentracja naprężeń występuje w środku próbki w jej najmniejszym przekroju poprzecznym, co znacznie zwiększa prawdopodobieństwo wystąpienia pęknięcia zmęczeniowego w tym obszarze.
Naprężenia generowane przez układ, w zależności od geometrii próbki, mogą sięgać nawet do 1 000 MPa. Badaniu mogą podlegać wszystkie materiały, które wykazują rezonans przy częstotliwości 20 kHz i nie emitują nadmiernie ciepła. Należą do nich: stale, staliwa, żeliwa, aluminium i stopy aluminium, stopy tytanu, stopy niklu, kompozyty o osnowie metalowej, materiały metalowe wykonane technologiami addytywnymi.
Zastosowanie rezonansowych systemów ultradźwiękowych do badań zmęczeniowych w zakresie gigacyklowym jest obecnie jedynym ekonomicznie uzasadnionym rozwiązaniem. Oszczędność czasu i energii, głównie w porównaniu z systemami hydraulicznymi, jest w tym przypadku szczególnie ważna zarówno z ekonomicznego, jak i ekologicznego punktu widzenia.


3. Nauki chemiczne - dr inż. Magdalena Warczak - Katalityczne wytwarzanie nadtlenku wodoru z wykorzystaniem odpadów bateryjnych

Streszczenie wystąpienia

Reakcje elektrokatalitycznej redukcji tlenu i rozkładu wody od dziesięcioleci przyciągają uwagę naukowców ze względu na kluczową rolę w układach magazynowania i konwersji energii, m.in. w ogniwach paliwowych i bateriach. Reakcja redukcji tlenu (ang. Oxygen Reduction Reaction, ORR) odgrywa istotną rolę zarówno w procesach życiowych jak i w dziedzinie konwersji energii. W roztworach wodnych ORR może przebiegać z przeniesieniem albo 4 elektronów i wytworzeniem wody, albo na drodze 2-elektronowej redukcji tlenu do nadtlenku wodoru. Nadtlenek wodoru uważany jest za „zielony”, przyjazny środowisku utleniacz ulegający rozkładowi do wody i tlenu, szeroko stosowany w przemyśle tekstylnym, papierniczym i chemicznym. Ostatnio, nadtlenek wodoru przyciąga uwagę badaczy pod kątem wykorzystania go jako alternatywne paliwo w układach konwersji energii. Na skalę przemysłową H2O2 otrzymywany jest kosztowną i mało przyjazną środowisku metodą utleniania antrachinonu. Dlatego poszukuje się tańszych i bardziej ekologicznych sposobów jego wytwarzania. Elektrochemiczna synteza H2O2 na drodze redukcji tlenu wydaje się być atrakcyjną i przyjazną środowisku metodą, w szczególności w ciekłych układach dwufazowych z wykorzystaniem metalocenów jako donora elektronów. Jednak główną wadą ORR jest powolna kinetyka procesu, dlatego w celu jej polepszenia stosuje się katalizatory. Wykazaliśmy niedawno, że materiał pochodzący ze zużytych baterii litowo-jonowych charakteryzuje się dobrymi właściwościami elektrokatalitycznymi względem selektywnej, 2-elektronowej redukcji tlenu do nadtlenku wodoru. 


4. Szkoła Doktorska - Krzysztof Pałczyński - Zastosowanie Uczenia Maszynowego w Celu Wspierania Procesu Badania Ostrej Białaczki Limfoblastyczne

Streszczenie wystąpienia

Ostra Białaczka Limfoblastyczna należy do grupy nowotworów wpływających na białe krwinki. Zaledwie 40% osób powyżej 25 roku życia przeżywa z tą chorobą dłużej niż 5 lat. Z tego powodu kluczowe jest jak najszybsze rozpoznanie choroby w celu podjęcia leczenia. Obecnie jednym z najczęściej wykorzystywanych źródeł informacji do celów diagnostycznych są mikroskopowe zdjęcia limfocytów. Stworzenie ujednoliconego, deterministycznego procesu diagnozy z wykorzystaniem obrazów jest problematyczne ze względu na konieczność wyodrębnienia małego podzbioru abstrakcyjnych cech obrazu będących agregacją dziesiątek tysięcy pikseli. Zadanie to jest relatywnie proste przy zastosowaniu technik Uczenia Maszynowego, jednakże brak interpretowalności uzyskanych modeli uniemożliwia zaufanie tej technice w procesie ratowania ludzkiego życia. W tym badaniu została jednak postawiona teza, że możliwe jest wykorzystanie technik Uczenia Maszynowego jako miary informatywności danych wejściowych. Uczenie Maszynowe może zostać użyte do zautomatyzowanego znajdowania funkcji mapującej podzbiór wyekstrahowanych cech na przewidywaną wartość. W ten sposób możliwe jest zautomatyzowane estymowanie potencjału podzbioru cech do umożliwienia realizacji postawionego zadania. W tej pracy algorytmy Uczenia Maszynowego zostały wykorzystane do ewaluacji informatywności cech opracowanych przez człowieka mających na celu umożliwienie wykrycia Ostrej Białaczki Limfoblastycznej. W efekcie udało się wykazać, że dystrybucja koloru zielonego mikroskopowych zdjęć limfocytów pozwala na rozpoznanie tej choroby z 96% dokładnością, a także wyznaczono, że odcienie tła dookoła limfocytu pozwalają na identyfikację choroby z 93% dokładnością. Znalezione w trakcie badań cechy pozwalające na postawienie trafnej diagnozy zostały z powodzeniem poddane procesowi automatycznej esytmacji informatywności za pomocą metod Uczenia Maszynowego.