Poznanie mechanizmów tworzenia niezwykle cienkich warstw grafitu na wygładzanych powierzchniach z różnych materiałów to cel projektu naukowego, którego realizacją zajmie się dr inż. Katarzyna Tandecka z Wydziału Mechanicznego Politechniki Koszalińskiej. Na realizację projektu badaczka uzyskała dofinansowanie z Narodowego Centrum Nauki.

Uzyskane wsparcie finansowe z konkursu Miniatura 7 pozwoli na realizację badań pilotażowych. Celem konkursu jest wspieranie działań naukowych prowadzących do przygotowania przyszłego projektu badawczego planowanego do złożenia w konkursach Narodowego Centrum Nauki, innych konkursach ogólnokrajowych i międzynarodowych.

Dr inż. Katarzyna Tandecka uzyskała dofinansowanie w wysokości 49 999 zł. Temat realizowanego przez nią projektu brzmi: „Procesy tworzenia cienkich warstw grafitu na powierzchniach wygładzanych z wykorzystaniem diamentowych folii ściernych”. Realizacja projektu potrwa 12 miesięcy (do 10 lipca 2024 r.).

Badania nad nowatorską metodą tworzenia ultracienkich warstw grafitu na powierzchniach wygładzanych

Zaplanowane w ramach otrzymanego grantu badania dotyczą zupełnie nowej, innowacyjnej w skali światowej metody, opracowanej przez zespół naukowców z Politechniki Koszalińskiej. Opracowane rozwiązanie posiada ochronę prawną, patent na wynalazek pt. „Sposób wytwarzania nanowarstw węglowych na powierzchniach podczas mikrowygładzania foliami ściernymi” uzyskano 17.01.2022 (numer prawa wyłącznego: Pat.240472). Autorami zgłoszenia patentowego są: prof. dr hab. inż. Wojciech Kacalak, dr inż. Katarzyna Tandecka, dr hab. inż. Błażej Bałasz, prof. PK, prof. dr hab. inż. Krzysztof Rokosz.

Ultracienkie warstwy grafitu mogą być szeroko stosowane w warunkach, gdy nie jest możliwe zastosowanie innych metod zmniejszenia współczynnika tarcia w mikromechanizmach. Można je stosować np. w układach wbudowanych w organizmy żywe, a także w innych układach stosowanych w niskich temperaturach lub w nietypowych środowiskach.

Ultracienkie warstwy grafitu, nad którymi pracę badawczą podjęła dr inż. Katarzyna Tandecka, przydatne będą do układów nieaktywnych przez pewien okres, od których wymaga się sprawności bez potrzeby dodatkowej konserwacji (układy o utrudnionym dostępie do węzłów kinematycznych, układy stosowane w technice wojskowej lub przeznaczone do zastosowań w próżni i niskich temperaturach).

Jeden proces, dwa efekty

Tworzenie powłoki grafitowej nie wymaga realizacji odrębnego procesu, jest zintegrowane z procesem wygładzania powierzchni. Procesy wygładzania powierzchni z zastosowaniem diamentowych folii ściernych mogą być realizowane z wykorzystaniem dość prostych układów technologicznych. Osiąganie coraz cieńszych warstw wraz z doskonaleniem opisywanej metody może prowadzić także do innych zastosowań w mikroelektronice.

Przedstawiony sposób wytwarzania cienkich powłok posiada cechy nieoczywistości względem znanych sposobów wytwarzania cienkich powłok węglowych. Wprowadzenie cząsteczek grafitu do przestrzeni między ziarnami diamentowej folii ściernej następuje w sposób ciągły i jest czynnością poprzedzającą proces mikrowygładzania powierzchni (rys. 1). W badanym procesie mikrowygładzania następuje zmniejszanie chropowatości powierzchni i odsłanianie nowych fragmentów obrabianego materiału, które nie kontaktowały się dotąd z otoczeniem. Wiąże się to z wysokimi naciskami lokalnymi, sprzyjającymi tworzeniu cienkich warstw węglowych. W efekcie, w jednym procesie następuje poprawa struktury geometrycznej powierzchni i wytworzenie warstwy węglowej. Wypełnienie przestrzeni między ziarnami cząsteczkami grafitu na powierzchni folii może również nastąpić poprzez zastosowanie płynu obróbkowego zawierającego cząsteczki grafitu.

Dr inż. Katarzyna Tandecka jest związana z Politechniką Koszalińską od 2000 roku. Na naszej uczelni ukończyła dwa kierunki studiów: Mechanikę i Budowę Maszyn na Wydziale Mechanicznym oraz Wzornictwo - w Instytucie Wzornictwa (obecnie Wydział Architektury i Wzornictwa). W 2014 roku uchwałą Rady Wydziału Mechanicznego Politechniki Koszalińskiej uzyskała z wyróżnieniem stopień naukowy doktora nauk technicznych w dyscyplinie budowa i eksploatacja maszyn.

Dr inż. Katarzyna Tandecka jest autorką i współautorką 78 publikacji krajowych i zagranicznych, 10 patentów, a także dwóch znaczących wdrożeń przemysłowych. Pracowała do tej pory w 10 projektach badawczych finansowanych przez Narodowe Centrum Nauki i Narodowe Centrum Badań i Rozwoju.