Tinerii români care au dezvoltat o tehnică revoluţionară pentru prelucrarea nanomaterialelor cu memoria formei

Doi tineri de la Facultatea de Inginerie din Galaţi au impresionat cu o lucrare ce vizează deformarea plastică a aliajelor la cea de-a 11-a ediţie a Conferinţei Naţionale „Zilele Cercetării Ştiinţifice Studenţeşti“ din Universitatea „Constantin Brâncuşi“ (Târgu Jiu), derulată în perioada 19-20 aprilie 2018

Cercetările studenţilor Cristian Marcu (23 de ani), anul III la Facultatea de Inginerie din Galaţi, specializarea Ştiinţa Materialelor, şi Gena-Mihaela Vlej (21 de ani), tot în anul III la aceeaşi facultate, specializarea Informatică Aplicată în Ingineria Materialelor, vizează un domeniu de top din Ştiinţa Materialelor: nanomateriale cu memoria formei. Lucrarea lor, cu titlul „Deformarea plastică a aliajelor cu memoria formei“, a obţinut locul al doilea la secţiunea Tehnică şi Aplicaţii Medicale, având deci potenţial de aplicare în medicină în viitorul apropiat.

„Sunt probe realizate din nanomateriale care sunt supuse la o serie de teste la un utilaj. Este testată torsiunea acestora şi modul cum rezistă la presiune, la o viteză foarte mare. Vorbim de o viteză de 1.794 de rotaţii pe minut, o presiune de 1,2 gigapascali şi o forţă de aproximativ 120 kilonewtoni. La procedeul HPT clasic, presiunea este mică, iar durata de evaluare a probelor este foarte mare. Datorită vitezei foarte mari, nanomaterialele testate de noi nu îşi pierd memoria formei“, ne explică Mihaela Vlej în ce a constat lucrarea cu care au participat la cea de-a 11-a ediţie a Conferinţei Naţionale „Zilele Cercetării Ştiinţifice Studenţeşti“ din Universitatea „Constantin Brâncuşi“ (Târgu Jiu), unde au urcat pe podium.

„Prin procedeul clasic, probele ies foarte mici, cu dimensiuni de până la 10 milimetri, pe când  prin procedeul nostru, probele ies de 40 de milimetri. Vorbim practic de nişte discuri, care sunt învârtite cu viteză foarte mare, iar la un moment dat încep să se alungească, îşi măresc volumul. Am vrut să demonstrăm că, după ce supunem probele la o deformare plastică severă, nanomaterialele îşi păstrează încă memoria formei“, o completează colegul său de echipă, Cristian Marcu.

Descoperirea celor doi studenţi este extrem de importantă, pentru că, în prezent, nanomaterialele supuse la torsiune şi presiune prin procedeul clasic trebuie să fie tratate termic pentru a reveni la forma iniţială, fiind necesară aplicarea ulterioară a unui tratament de recoacere, sub temperatura de recristalizare, pe când prin procedeul gândit de Cristian şi Mihaela, materialele îşi păstrează memoria formei şi toate proprietăţile, fiind vorba în acest caz de o combinaţie între nichel şi titan.

Lucrare cu aplicaţii în medicină

Aliajele cu memoria formei fac parte din grupa materialelor inteligente. Datorită proprietăţilor speciale pe care le au, acestea oferă largi domenii de aplicare. Aliajele cu memoria formei au constituit încă de la începutul descoperirii lor o latură inedită şi interesantă a metalurgiei prin modul în care pot transforma direct energia termică în lucru mecanic. Acest gen de aliaje oferă o multitudine de posibilităţi pentru diferite aplicaţii din industrie, deoarece deţin proprietăţi unice, care le transformă în materiale multifuncţionale. Deformarea plastică severă, care are capacitatea de a produce materiale nanocristaline şi submicrocristaline, reprezintă un mod de a îmbunătăţi considerabil proprietăţile nichelului şi titanului.

Procedura creată de cei doi tineri conduce la realizarea unei structuri ultrafine şi chiar a unor grăunţi nanometrici, îmbunătăţind considerabil proprietăţile mecanice şi de memorie a formei. Procesul dezvoltat de studenţii gălăţeni nu necesită tratamente termice ulterioare, deoarece căldura creată în sistem determină ceea ce se numeşte în limbaj de specialitate recristalizarea dinamică, ceea ce înseamnă că nanomaterialele îşi menţin proprietăţile de memorie, direct după deformarea plastică severă. Aplicaţiile descoperirii sunt nelimitate, în special în medicină, nanomaterialele putând fi folosite la proteze dentare şi proteze pentru şolduri, combinaţia nichel-titan fiind biocompatibilă, adică nu provoacă reacţii de respingere ale organismului şi are o rezistenţă foarte mare la coroziune.

Inspirat de succesul lucrării realizate cu colega sa, Cristian intenţionează să îşi susţină licenţa pe tema nanomaterialelor care îşi păstrează memoria formei, în timp ce Mihaela învaţă să programeze anumite utilaje şi să le depaneze, însă va face acest lucru ţinând cont de materialele din care sunt realizate acestea, deci nu îşi va uita proiectul de suflet din facultate.

Mihaela nu s-a gândit niciun moment că va ajunge să urmeze Facultatea de Inginerie, mai ales că a absolvit Liceul Economic din Galaţi, profilul bilingv - Franceză. S-a orientat mai întâi către Facultatea de Arhitectură Navală din Galaţi, dar a dat admitere la Facultatea de Economie, unde a şi fost admisă, însă după doar un semestru a realizat că profesia de economist nu i se potriveşte.

Este pasionată şi de psihologie, dar când a pus lucrurile în balanţă, ingineria a ieşit pe primul loc. „Voiam mult mai mult de la mine, voiam să fac cercetare şi să descopăr cât mai multe lucruri“, îşi explică gestul studenta care a reuşit să se transfere la Inginerie după o adevărată aventură. După absolvire, doreşte să facă proiectare, indiferent pe ce domeniu ar fi, fiind extrem de pasionată de acest domeniu. Nu va pleca din România decât pentru a se perfecţiona, deoarece nu îşi poate imagina cum ar putea trăi fără familie şi prieteni. Colegul său de echipă, Cristian, şi-a dorit de mic să se facă inginer, imaginându-şi că va face tot proiectare, însă în anul II de facultate viaţa i s-a schimbat complet după ce a aflat de nanomateriale în timpul unui curs.

„Mă fascinează la nanomateriale faptul că le poţi modela cum doreşti. Un nanotub de carbon poate susţine greutatea a 12 maşini, ceea ce este cu adevărat impresionant“, ne dezvăluie tânărul, care plănuieşte ca după absolvire să se axeze pe cercetarea nanomaterialelelor în domeniul medical, dar şi pe zona militară, dacă se va ivi oportunitatea. Plănuieşte ca la un moment dat să plece în străinătate pentru a-şi completa pregătirea, dar nu se gândeşte niciun moment să rămână acolo, familia şi locurile unde a copilărit fiind sfinte pentru Cristian. Cei doi studenţi vor pleca să studieze în străinătate, în 2019, prin programul Erasmus, urmând să îşi susţină acolo şi licenţa, preferatele lor fiind Portugalia, Belgia şi Franţa.