„Nedaug kas susimąsto, kiek darbo įdedama, kad kasdien naudojamos medžiagos būtų saugios, efektyvios ir draugiškos aplinkai“, – pastebi LEI Medžiagų tyrimų ir bandymų laboratorijos vadovė dr. Inna Pitak. Šiame mokslo padalinyje dirbantys specialistai analizuoja ir tobulina medžiagų savybes, kad jos taptų kuo patvaresnės, našesnės ir ekologiškesnės.
Užtikrina svarbių sektorių pažangą
Dr. I. Pitak teigimu, laboratorijos išskirtinis bruožas yra gebėjimas derinti fundamentinius medžiagų tyrimus su praktiniais bandymais ir realaus pritaikymo galimybėmis. Laboratorijos mokslininkai kuria daugiafunkcines medžiagas ir kompozitus bei atlieka jų tyrimus, vertina medžiagų kokybės rodiklius ir atlieka jų analizę, iš daugiasluoksnių kompozitų atgauna naudingas medžiagas.
„Laboratorijos specializacija – medžiagų savybių analizavimas ir tobulinimas, kad jos būtų patvaresnės, tvaresnės ir geriau atitiktų įvairių pramonės sričių poreikius. Mūsų darbas prisideda prie statybos, gamybos ir atsinaujinančios energetikos sektorių pažangos, taip pat – atliekų perdirbimo ir medžiagų kokybės bei saugos standartų užtikrinimo – pasakoja mokslinio padalinio vadovė. – Visuomenę nustebintų tai, kiek daug tikslumo ir pastangų reikalauja medžiagų tyrimai ir testavimas. Nedaug kas susimąsto, kiek darbo įdedama, kad kasdien naudojamos medžiagos būtų saugios, efektyvios ir ekologiškos.“
Pasak pašnekovės, svarbiausias laboratorijos pasiekimas yra medžiagų mokslo tobulinimas, pasitelkiant inovatyvius tyrimus ir bandymus. Pagrindiniai laboratorijos projektai yra susiję su tvarumu: atliekų perdirbimu į alternatyvius degalus, bei vertingų išteklių išgavimu iš saulės baterijų ar kompiuterių pagrindinių plokščių – retųjų elementų, metalų ir kitų medžiagų.
„Mūsų projektai susiję su pažangiomis technologijomis, pavyzdžiui, didelio paviršiaus ploto medžiagų sinteze katalizatorių gamybai. Laboratorijoje tyrimai atliekami naudojant progresyvius metodus: nanomedžiagų analizę ir terminius ar mechaninius bandymus, siekiant sukurti naujos kartos medžiagas. Šie darbai turi realų poveikį – jie gerina medžiagų saugumą, efektyvumą, užtikrina aplinkosaugą ir tvarumą“, – atskleidė ji.
Maži pokyčiai – dideli rezultatai
Dr. I. Pitak nuomone, smalsiems mokslininkams darbas Medžiagų tyrimų ir bandymų laboratorijoje turėtų būti patrauklus dėl galimybės derinti mokslinę veiklą chemijos laboratorijoje su medžiagų tyrimų atlikimu, naudojant įvairią laboratorijos turimą įrangą.
Priklausomai nuo tiriamos medžiagos, laboratorijoje atliekami įvairūs testai, naudojant vis kitus metodus. Medžiagų paviršiaus ir sudėties analizei naudojamas skenuojančios elektroninės mikroskopijos su energijos dispersine spektroskopija (SEM-EDS) metodas – elektronų pluoštas nuskenuoja mėginį, o EDS analizuoja išspinduliuotus rentgeno spindulius, nustatant elementinę sudėtį. Kristalinės medžiagos fazinės sudėties nustatymui pasitelkiama rentgeno spinduliuotės difrakcinė analizė (XRD). Rentgeno spinduliai sklinda per mėginį, o jų difrakcijos modelis leidžia identifikuoti kristalines fazes ir nustatyti jų struktūrą.
Šiluminio stabilumo vertinimui atliekama termogravimetrinė analizė, o paviršiaus ploto ir porų dydžio matavimui – fizinė adsorbcija. Tuo tarpu metalų tyrimams pasitelkiama cheminė analizė. Visi šie bandymai yra itin svarbūs, užtikrinant medžiagų kokybę, našumą ir tinkamumą skirtingiems panaudojimo būdams, prisidedant prie saugos, efektyvumo ir inovacijų įvairiose pramonės šakose.
„Mane pačią laboratorijos kasdienybėje labiausiai domina naujų medžiagų savybių ir jų pritaikymo galimybių atradimai. Darbas laboratorijoje ir eksperimentų atlikimas primena magiją – tai tiesiog užburia. Labiausiai stebina tyrimų tikslumas ir sudėtingumas. Net maži pokyčiai gali lemti didelius rezultatus, todėl kiekviena diena laboratorijoje yra kupina jaudulio, naujovių ir atradimų – sako dr. I. Pitak. – Žinoma, laboratorijos darbe netrūksta ir iššūkių. Didžiausi jų – išlaikyti itin tikslų darbą, suvaldyti sudėtingą medžiagų elgseną, neatsilikti nuo sparčiai besivystančių technologijų ir užsitikrinti pakankamą finansavimą tyrimams. Svarbiu iššūkiu taip pat tampa pusiausvyros ieškojimas tarp tobulinamos medžiagos tvarumo ir efektyvumo.“
Laboratorijos užkulisiai
Pastaruoju metu laboratorijos mokslininkai atliko nemažai eksperimentų su kiečio augalu (Artemisia dubia). Buvo atliktas jo modifikavimo procesas ir po sėkmingos modifikacijos pasiūlyta jį naudoti ekologiškų statybinių medžiagų gamybos procese.
Surinkti kiečių stiebai pirmiausia buvo kruopščiai išvalyti nuo priemaišų, dirvožemio ir teršalų. Tada jie buvo džiovinami pastovios kambario temperatūros ir drėgmės sąlygomis, kol visiškai išdžiūdavo. Vėliau medžiaga buvo smulkinama ir rūšiuojama į frakcijas. Granulometrinės analizės metu buvo gautos trys frakcijos: stambesnė nei 2,5 mm, 0,8–1 mm ir 0,8–0,63 mm. Stambesnės nei 2,5 mm ir 0,8–1 mm frakcijos buvo modifikuojamos tetraetoksisilano metodu. 0,8–0,63 mm kiečių frakcija buvo naudojama bandinių formavimui be modifikacijos.
„Augalo modifikavimo metodika buvo vykdoma taip: kaip paviršiaus aktyviąją medžiagą naudojome oktadecilaminą (ODA), kaip silicio šaltinį – tetraetoksisilaną (TEOS), o kaip tirpiklius – metanolį, izopropanolį ir dejonizuotą vandenį. Pirmiausia kiečiai buvo panardinami į izopropanolį. TEOS buvo sumaišytas su etanoliu tūrio santykiu, kad stiklinėje talpoje būtų paruoštas tirpalas. Mišinys buvo nuolat maišomas, kol TEOS visiškai ištirpo. Hidrolizei atlikti į TEOS-etanolio tirpalą buvo lėtai įpilama distiliuoto vandens. Mišinys buvo nuolat maišomas keturias valandas, kol baigėsi hidrolizės procesas. Oktadecilaminas buvo ištirpintas etanolyje ir pridėtas į hidrolizuotą TEOS tirpalą, kuris dar 1–2 valandas buvo paliktas, kad susiformuotų Si-C jungtys“, – pasakoja dr. I. Pitak.
Vėliau į paruoštą suspensiją buvo įdėta impregnuotų kiečių, ir mišinys maišytas, kad silicio dioksidas įsitvirtintų ant kiečių paviršiaus. Gautas mišinys buvo paliktas laboratorijoje per naktį. Kitą dieną nusistovėjęs tirpalas su modifikuotais kiečiais buvo plaunamas ir filtruojamas. Po plovimo ir filtravimo modifikuota medžiaga natūraliai džiovinta dvi dienas. Išdžiovinta modifikuota medžiaga buvo tiriama dėl jos tinkamumo ekologiškų statybinių medžiagų gamybai.
Prikelia naujam gyvenimui
Ne vienas laboratorijos vykdomas projektas yra susijęs su ekologija ir tvarumu. Čia dirbantys mokslininkai perdirba įvairias atliekas, paversdami jas vertingais produktais. Tekstilės atliekos konvertuojamos į alternatyvius degalus, naudojamus energijai imliose pramonės šakose. Tuo tarpu neperdirbamos komunalinės atliekos gali būti paverčiamos į kurą cementui gaminti. Perdirbdami saulės baterijas, mokslininkai iš jų išgauna įvairias žaliavas: stiklą, varį, sidabrą, silicio elementus, aliuminį. Vertingi metalai taip pat išgaunami perdirbant kompiuterių pagrindines plokštes: varis, sidabras, auksas.
„Perdirbdami nebereikalingas saulės baterijas ar kompiuterines plokštes, atskiriame naudingas jų medžiagas, kurias būtų galima panaudoti dar kartą. Tam atlikti yra du būdai: medžiagas galima atskirti specialaus tirpiklio pagalba, arba terminio apdorojimo metu, kai atlieka medžiagos, kurios aukštoje temperatūroje neskyla. Tokiu būdu gauname vario, stiklo, aliuminio, silicio ir kitų elementų atliekas, kurios gali būti pernaudojamos – paaiškino dr. I. Pitak. – Šiandieniame pasaulyje sukuriama vis daugiau atliekų, tad viena svarbiausių mokslininkų užduočių yra sugalvoti, ką būtų galima su jomis daryti ir kur panaudoti.“
