W ramach konkursu OPUS 28 Narodowego Centrum Nauki, Łukasiewicz – Instytut Mikroelektroniki i Fotoniki otrzymał finansowanie na dwa intrygujące projekty badawcze. Jeden z nich, prowadzony przez dr. hab. Michała Borysiewicza, dotyczy biomimetycznych powłok inspirowanych skrzydłami motyli – strukturami, które mogą zrewolucjonizować zarządzanie ciepłem w budownictwie, energetyce i technologiach kosmicznych. Dofinansowanie wyniesie 2,2 mln zł.
Jak wyjaśnia dr Borysiewicz, pomysł na projekt zrodził się z obserwacji materiałów opracowywanych w instytucie: ciemno-szarych struktur, które wykazywały niezwykłe właściwości absorpcyjne. Poszukując analogii, naukowiec natrafił na badania dotyczące skrzydeł bardzo czarnych motyli. Zainspirowany ich mikrostrukturą, postanowił połączyć siły z biologami i fizykami, tworząc interdyscyplinarny zespół badawczy.
– Zawsze chciałem zrobić projekt naprawdę interdyscyplinarny: łączący chemię, fizykę, elektronikę i biologię. W naszych materiałach zobaczyłem podobieństwo do struktur występujących w skrzydłach motyli – mówi dr Borysiewicz.
Skrzydła motyli pochłaniają lub odbijają światło
Celem projektu jest opracowanie cienkowarstwowych powłok nieorganicznych, które podobnie jak skrzydła motyli będą efektywnie pochłaniać lub odbijać światło słoneczne. Materiały te będą wytwarzane metodą rozpylania magnetronowego, znaną i stosowaną w przemyśle, co zwiększa szanse na ich przyszłe wdrożenie.
– To nie są farby, które można nanieść pędzlem. To powłoki nanoszone na konkretne elementy konstrukcyjne. Ale technika, którą stosujemy, jest skalowalna i już dziś wykorzystywana np. do pokrywania szyb w wieżowcach – wyjaśnia naukowiec.
Zastosowania: od budynków po satelity
Choć projekt ma charakter badań podstawowych, potencjalne zastosowania powłok są szerokie, np. w pasywnym chłodzeniu i ogrzewaniu budynków, zwiększając efektywność energetyczną. Mogą również wspierać rozwój technologii kosmicznych, np. jako elementy regulujące temperaturę satelitów.
Zespół planuje także testy z wykorzystaniem materiałów termoelektrycznych, które zamieniają ciepło na energię elektryczną. Pokrycie ich czarną powłoką może zwiększyć sprawność takich generatorów. Z kolei białe powłoki mogą posłużyć w farmach fotowoltaicznych, odbijając światło do paneli i zwiększając ich wydajność.
Międzynarodowa współpraca
Projekt realizowany jest przez konsorcjum łączące ekspertów z różnych dziedzin: fizyków, zoologów, czy specjalistów od modelowania optycznego z Uniwersytetu w Chicago i Karlsruhe Institute of Technology. Co ciekawe, zagraniczni partnerzy dołączyli do projektu bez finansowania z NCN, wykorzystując własny wkład.
– To naprawdę fajny zespół. Mamy biologów, którzy znają się na motylach, fizyków badających struktury materiałów i nas – od wytwarzania powłok. To projekt, który łączy ludzi i dyscypliny – podsumowuje dr Borysiewicz.
Podłoża ceramiczne dla łączności 5G i 6G
W ramach finansowania z NCN Naukowcy Łukasiewicz – IMiF opracują też i scharakteryzują nowe podłoża ceramiczne do wykorzystania w systemach łączności 5G i 6G oraz w urządzeniach pracujących w zakresie fal terahercowych. Celem jest stworzenie materiałów możliwych do zastosowania w technologii ULTCC (Ultra Low Temperature Cofired Ceramics), czyli ceramiki współwypalanej w ultra niskich temperaturach (poniżej 660°C).
Takie podłoża będą niedrogie, stosunkowo lekkie, bardziej ekologiczne i umożliwią miniaturyzację oraz integrację elementów elektronicznych.
Badania obejmują m.in. analizę właściwości dielektrycznych, termicznych i mechanicznych nowych materiałów oraz ich zachowania w paśmie 0,1-3,5 THz. Projekt będzie realizowany w konsorcjum z Wojskową Akademią Techniczną im. Jarosława Dąbrowskiego w Warszawie.
Na jego realizację przeznaczono 1,7 mln zł. Kieruje nim dr hab. inż. Beata Synkiewicz-Musialska, lider Grupy Badawczej Technologia LTCC w Łukasiewicz – IMiF.
