Cum a reuşit un student să demonstreze că reciclarea nanotuburilor de carbon este posibilă. Moleculele de doar câţiva microni pot susţine greutăţi uriaşe

Gabriel Andrei, student în anul IV la Facultatea de Inginerie din Galaţi, a câştigat recent un important concurs internaţional în Republica Moldova, cu un proiect la care a lucrat doi ani, prin care a demonstrat că refolosirea nanotuburilor de carbon, cel puţin de câteva ori, se poate face fără riscuri.

Gabriel Andrei (23 de ani), student în anul IV la Facultatea de Inginerie din Galaţi, specializarea Tehnologia Construcţiilor de Maşini, a fost dintotdeuna pasionat de lucrurile matematice, exacte, ce presupun rigurozitate în gândire şi punere în practică.

Gabriel a copilărit la ţară, în localitatea Jijila, judeţul Tulcea, unde şi-a construit doar o lume a lui, presărată cu lucruri create de el, aşa cum vedea ingineria atunci. „Mă gândeam prin clasa a VII-a cum se realizează clădirile, avioanele, deci lucrurile inginereşti. Pentru mine a fost o plăcere să studiez aceste lucruri“, se destăinuie tânărul. La vârsta la care alţi copii nu se gândesc decât la joacă, Gabriel studia foarte mult şi construia avioane şi maşini în miniatură din lemn şi din lanţuri luate de la bicicletele bunicului.

A urmat liceul la Măcin, hotărând să vină apoi la Galaţi, pentru a urma Facultatea de Inginerie, fiind în prezent cursant în cadrul Centrului de Excelenţă Prelucrarea Polimerilor, coordonat de profesorul universitar Cătălin Fetecău.

În urmă cu câteva săptămâni, a participat la o conferinţă internaţională a studenţilor, masteranzilor şi doctoranzilor în Republica Moldova, la Chişinău. Acolo, a avut loc şi o competiţie, de la care a venit acasă cu marele premiu pentru o cercetare ce ar putea revoluţiona folosirea nanotuburilor de carbon.

Proiectul său a vizat efectul procesului de reciclare mecanică asupra proprietăţilor reologice ale compozitului, fiind vorba, cu alte cuvinte, de posibilitatea reciclării nanotuburilor de carbon, molecule cristaline pure, cu grosimea de doar câţiva microni, dar a căror lungime este de un milion de ori mai mare ca diametrul acestora.

Nanotuburile de carbon sunt de 100 de ori mai rezistente decât cel mai dur oţel existent, având doar o şesime din greutatea acestuia. Gabriel spune că aceste molecule sunt atât de rezistente, încât un fir format din nanotuburi de carbon cu o grosime de câţiva microni, care s-ar întinde până la Lună, ar susţine greutatea unui lift.

Cercetare cu aplicaţii multiple

Concluzia cercetării pe care a realizat-o a fost că refolosirea nanotuburilor de carbon, cel puţin de câteva ori, se poate face fără riscuri, indiferent de domeniul vizat, pentru că, în urma procesului amintit, proprietăţile moleculei ar fi afectate doar între 2 şi 10%.

„Am pornit din anul II de facultate, când, la sugestia profesorului Laurenţiu Sandu, am început să fac nişte cercetări, prin care am vrut să aflu cum influenţează diverse temperaturi nanotuburile de carbon. Cercetarea poate avea aplicaţii în mai multe domenii, cum ar fi în medicină, la fracturile de mandibulă. Acele goluri care se formează, pot fi umplute cu material nanocompozit“, explică studentul. Nanotuburile de carbon sunt folosite în prezent în medicină, pentru realizarea unor proteze dentare, sau în industrie, la realizarea unor piese la maşini.

În anul IV de facultate, Gabriel a reluat cercetarea pe nanotuburile de carbon, de data aceasta folosind şi un aparat performant aflat în dotarea Universităţii „Dunărea de Jos“, care i-a permis să efectueze mai multe teste la diverse temperaturi pe nanocompozituri. Mai întâi, deşeurile tehnologice sunt introduse într-un aparat numit moară DEGA, care le transformă în mici fulgi din polimeri.

„Este introdus apoi acest material din nanotuburi de carbon într-un cilindru din dispozitiv, unde este topit la 190, 200 şi 210 grade Celsius. După ce materialul se topeşte, probele rezultate nu trebuie să depăşească trei centimetri în lungime. Fiecare probă este cântărită pe o balanţă analitică. Comparăm apoi probele virgine, adică probele iniţiale de nanocompozit, cu cele reciclate pentru a stabili gradul de degradare al acestora din urmă“, descrie Gabriel procesul de cercetare prin care a descoperit că, în urma refolosirii, nanotuburile de carbon se deteriorează într-un procent neglijabil, ceea ce înseamnă că pot fi refolosite fără probleme de mai multe ori.

Desenează modele de piese în 3D

Este o descoperire importantă atât pentru medicină, unde aceşti polimeri, care sunt uşori, extrem de elastici şi rezistenţi, sunt folosiţi deja de mulţi ani, cât şi în industria auto şi cea aeronautică, care folosesc nanocompoziturile pentru realizarea unei număr mare de piese.

În anul III de facultate, Gabriel Andrei a luat tot premiul I la un concurs organizat de Universitatea „Dunărea de Jos“ cu o altă cercetare, fiind vorba de un ansamblu montat pe o freză cu comandă numerică. Aceasta este o maşină-unealtă, la care programarea comenzilor se realizează prin interfaţa unui calculator, folosind un cod numeric convenţional.

Comanda numerică a unei maşini-unelte este comanda program, în care echipamentul de comandă lucrează în întregime sau parţial cu informaţii sub formă numerică. Tânărul s-a ocupat de desenarea modelului unei piese în 3D şi de scrierea programului pe baza căruia freza cu comandă numerică executa comenzile.

„Plecam de la un bloc de plastic, pe care îl frezam până realizam piesa finită“, descrie Gabriel din procesul  de producţie. Studentul vrea să se axeze în viitorul apropiat pe un studiu  comparat al polimerilor de joasă densitate şi al celor de înaltă densitate, în ceea ce priveşte rezistenţa acestora la căldură şi la alte teste specifice.

După absolvire, Gabriel va face un master şi intenţionează să rămână în cadrul Facultăţii de Inginerie ca profesor, dar să lucreze în paralel şi ca inginer în industrie, în zona de maşini -unelte, o altă pasiune de-a sa. Tânărul crede că profesorii ar trebui să se implice mai mult în pregătirea fiecărui student şi să organizeze mai multe sesiuni practice de pregătire, astfel încât aceştia să-şi dezvolte vocabularul şi vorbirea liberă, dar şi să obţină experienţă practică încă de pe băncile facultăţii. Gabriel nu i-a uitat nici pe liceeni, pe care îi îndeamnă să îşi urmeze pasiunea dacă sunt atraşi de ştiinţele exacte şi să se îndrepte către facultatea de inginerie.