Doktorand Patrik Sokola o výzkumu fotovytvrditelných suspenzí: Baví mě wow efekt při nových objevech
Jaké výzvy přináší výzkum keramických materiálů a jak může inovativní přístup pomoci zlepšit jejich vlastnosti? Patrik Sokola, doktorand z Ústavu chemie materiálů FCH VUT, se věnuje studiu fotovytvrditelných keramických suspenzí s nanočásticemi oxidu zirkoničitého. Zkoumá jejich reologii, stabilitu a možnosti využití v 3D tisku. Spolu se svým školitelem Petrem Ptáčkem vyvinuli nový reologický model, který pomáhá přesněji předpovídat tokové chování těchto materiálů. Za svou práci byl nominován na prestižní ocenění Jean-Marie Lehn Prize for Chemistry. V rozhovoru prozradil, co ho na výzkumu fascinuje a jaké aplikace může přinést do praxe.
Zaoberám sa štúdiom fotovytvrditeľných suspenzií s nanočasticami oxidu zirkoničitého – skúmam ich reológiu, stabilitu a aglomeráciu častíc. Aktuálne mám optimalizované zloženie suspenzií a testujem ich na 3D tlač na fakultnej DLP tlačiarni. Bežným problémom je sedimentácia častíc. Ako môže byť meranie presné, keď polovica častíc dosedimentovala dole? Stabilita suspenzií bola riešená vrámci stability pri meraniach v sústredných valcoch pri reológií. Pri DLP tlači je stabilita skúmaná dosť často – väčšinou „primitívnejšími“ metódami – sleduje sa v čase sedimentácia častíc v odmernom valci takzvane okometricky. Vďaka odstredivke LUMiSizer sme zistili, že naše suspenzie sú vysoko stabilné a vydržia sa nehýbať niekoľko mesiacov.
Okrem nového prístupu merania stability sme vyvinuli aj nový reologický model, ktorý sme porovnali s inými a preukázali jeho vysokú presnosť. Dlhodobým cieľom je potom rozšíriť výskum na pastovité suspenzie s nano- aj mikročasticami, čo otvára priestor pre ďalšie aplikácie, najmä v oblasti 3D tlače keramiky.
Co vás na práci nejvíce baví a co je naopak největší výzva?
Baví ma voľnosť – školiteľ mi necháva voľnú ruku v experimentoch a ten „wow efekt“ pri nových objavoch. A samozrejme aj možnosť cestovania. Výzvou býva zdĺhavá byrokracia a obecné podfinancovanie vedy.
Byl nějaký moment během výzkumu, který vás obzvlášť překvapil nebo nadchl?
Keď sme so školiteľom odvodili nový model, všetky dáta, ktoré som mal, vykazovali vysokú koreláciu, a ja som si vtedy povedal: „To snáď ani nie je reálne.“ Pomáha aj to, že tieto merania sú relatívne rýchle. Dokážem získať dostatok dát za dva až tri týždne a priebežne ich vyhodnocovať. Keď vzorka vychádza podľa predpokladov, je to veľmi uspokojujúce. Ak sa niečo zle namieša alebo niečo nevyjde, dá sa to vidieť takmer okamžite.
Okrem toho ma nadchla stáž v Chorvátsku na University of Zagreb, kde sme pracovali na príprave poréznej keramiky. Začali sme pridávať odpadové materiály do keramiky, ale zistili sme, že to vytvára obrovské póry. Nakoniec sme sa rozhodli využiť tento materiál na zlepšenie vlastností poréznej keramiky a na zvýšenie obsahu pórov, čo sa ukázalo ako veľmi úspešné. Aktuálne o tom píšem príspevok na konferenciu Nanocon v Brne.
Na doktoráte som zatiaľ nič výrazné nepokazil – radšej zaklopem. Ale pri diplomke som zažil situáciu, ktorá bola vtedy skôr desivá než vtipná. LUMiSizer funguje tak, že sa doň vloží kyveta a všetko sa odstredí. Moje suspenzie však obsahovali epoxidovú živicu, ktorá rada rozleptáva polykarbonát. Keď som teda naplnil všetkých 12 pozícií a spustil meranie, na obrazovke sa objavili čudné čiary. Pomyslel som si: „To bude nejaký zaujímavý fenomén“ (smích). No keď sme otvorili prístroj, ukázalo sa, že epoxid kompletne rozleptal kyvety, prskol do vnútra a začal tiecť do elektroniky. Vtedy prišiel pot (smích). Nasledovali dve hodiny intenzívneho čistenia. Našťastie elektronika prežila.
Ešte starší fail bol na mojom prvom praktiku z fyziky. Mal som pracovať s elektronickým kyvadlom, ktoré meralo periódu kmitu. Natiahol som ho, pustil – a nič. Prvé praktikum na vysokej, stres! Prišla vedúca a zistili sme, že kyvadlo nebolo v zásuvke. Potom sme mali postupne vychyľovať kyvadlo až do 90 stupňov. Vychýlil som – a bum. Spadlo. Strašne som sa bál to niekomu povedať, tak som hodinu a pol púšťal kyvadlo ručne a meral jeho pohyb. Nakoniec som ho akosi „nakonfiguroval“ späť a dúfal, že ďalší človek ho nezhodí hneď pri prvom pokuse. Kyvadlo je tam snáď dodnes, takže som ho asi nezničil nadobro. Dúfam, že je to už premlčané (smích).
Co vás přivedlo ke studiu chemie?
Od základnej školy som chodil na chemické olympiády, veľkú rolu zohrala skvelá pani učiteľka a samotná krása chémie. Už v šiestej triede, keď sa začala učiť chémia, som si hovoril: „Wow, toto sa dá aj vidieť.“ Matematika je skvelá, ale je to stále len niečo na papieri. Naša učiteľka sa nebála niečo zapáliť alebo odpáliť, čo bolo pre dieťa fascinujúce. Najprv človek len vidí, že to vybuchlo a zmenilo farbu, ale potom začne premýšľať – prečo? Čo za tým je? Postupne niečo pochopí na strednej, niečo na fakulte a niečo doteraz nie (smích). Možno s Ph.D. to už pochopím.
Spravil som si aj pedagogické minimum, baví ma odborné vzdelávanie. Pomáham napríklad kolegovi s jeho výskumom, ktorý je úplne mimo môjho zamerania – baví ma učiť sa niečo nové, brainstormovať, ponoriť sa do problému.
A proč zrovna FCH VUT?
Vyberal som si medzi viacerými školami v rôznych mestách, ale tu je štúdium najviac zamerané na chémiu bez zbytočných odbočiek. Najviac ma zaujali materiály – na strednej ešte človek presne nevie, ktorý odbor si vybrať, je to taká facka. Chémia má veľa smerov, organika ma nikdy nelákala, takže som to postupne zúžil na materiály. Keď som si prečítal o materiálovom ústave tu, tak to bola jasná voľba.
Jaké klíčové dovednosti podle vás potřebuje úspěšný chemický výzkumník?
Určite kritické a otvorené myslenie, schopnosť občas premýšľať nad rámec niečoho zaužívaného. Ďalej je treba byť priebojný a nebáť sa napísať tejto inštitúcii o materiály, tamtej o schôdzku v rámci merania na ich prístroji.
Je to pre mňa milé ocenenie doterajšej práce a motivácia pokračovať ďalej. Prihlásil som sa, pretože verím, že môj výskum je dostatočne kvalitný na prezentáciu. Keď je súčasťou ceny finančné ohodnotenie a stáž vo Francúzsku podľa vlastného výberu, povedal som si, prečo to neskúsiť. Vo výbere boli kvalitní vedci a prezentácie boli vyrovnané. Človek je v tej keramike hrozne dlho, potom niekto príde s fluorescenciou a povie si: „Wow, svieti to, moja keramika nesvieti“ (smích).
Jak vidíte svoji budoucnost – věda nebo průmysl? Na čem byste chtěl ideálně pracovat?
Plánujem zostať vo vede a venovať sa progresívnej keramike. Rád by som zostal v akademickej sfére a išiel na postdoc. Jednou z najväčších mét v Česku je získať grant GAČR alebo sa na nejakom podieľať. Ak sa na konci štvrtého ročníka stretne to, že ma pán riaditeľ ústavu bude chcieť a zároveň sa objaví vhodný projekt v oblasti keramiky, mojou prioritou je zostať na fakulte.
Keby som mal neobmedzené financie a technológie, pokračoval by som v 3D tvarovaní keramiky s lepším prístrojovým vybavením. Momentálne skúšame tlačiť keramiku na „hračke“ od Prusy, určenej skôr na plastové súčiastky. No práve v tom vidím silu nášho výskumu – ukázať, že veda sa dá robiť aj na bežne dostupných prístrojoch.
Jak relaxujete po náročném dni v laboratoři?
Sú dni, keď relaxujem ďalšou prácou (smích). Ale inak si rád dám s kamarátmi dýmku a zahrám si doskovky, to je pre mňa ideálny oddych.
Máte nějaký konkrétní vědecký vzor nebo inspiraci?
V keramických technológiách som mal šťastie na školiteľov. Inšpiráciou je pre mňa David Salamon z CEITEC, ktorý rozmýšľa vedecky inak a nekonvenčne. Môj aktuálny školiteľ, profesor Petr Ptáček, je neskutočná kapacita v obore a jeho genialita a nápady ma vždy posúvajú ďalej. A nesmiem zabudnúť na Michala Kalinu, môjho školiteľa na diplomku, ktorý sa významne podieľal na mojom prvom odbornom článku – pozdravujem, Michal! Inšpiráciou sú pre mňa hlavne ľudia okolo mňa.
Děkujeme za rozhovor a přejeme hodně úspěchů!
-jo-
| Publikováno | |
|---|---|
| Odkaz | https://www.fch.vut.cz/f96620/d286617 |