Grupa badawcza – Inżynieria powierzchni

Skład osobowy:
Dr hab. inż. Sławomir Kąc, prof. AGH – lider;
Prof. dr hab. inż. Agnieszka Kopia
Dr hab. inż. Agnieszka Radziszewska, prof. AGH
Dr hab. inż. Kazimierz Kowalski, prof. AGH
Dr inż. Łukasz Cieniek
Doktoranci:
Mgr inż. Mateusz Motyl
Mgr inż. Andrzej Sikora
Mgr inż. Damian Sierakowski
Mgr inż. Łukasz Błajszczak

Tematyka badawcza

Pracownicy oraz doktoranci grupy badawczej prowadzą badania naukowe dotyczące inżynierii materiałowej, a w szczególności z zakresu inżynierii powierzchni.
Tematyka badawcza grupy obejmuje zarówno wytwarzanie cienkich warstw (c.w.) i powłok, jak również modyfikację warstw wierzchnich materiałów. Wykorzystywane techniki wytwarzania cienkich warstw i powłok to głównie:
– osadzanie c.w. z fazy gazowej z wykorzystaniem lasera impulsowego (PLD-Pulsed Laser Deposition);
– osadzanie cienkich warstw z fazy gazowej z wykorzystaniem wiązki elektronów (PED – Pulsed Electron Deposition);
– laserowa obróbka powierzchniowa (hartowanie, stopowanie, napawanie laserowe);
– modyfikacja warstw wierzchnich materiałów poprzez ablację laserową;
– proces kulowania laserowego (laser shot processing).

Tematyka grupy badawczej nakierowana jest również na badania topografii powierzchni, mikrostruktury materiałów, analizy składu chemicznego i fazowego. Badania odporności korozyjnej, badania procesów zużycia tribologicznego oraz odporności na utlenianie wysokotemperaturowe materiałów.

Cel naukowy prowadzonych badań

Celem naukowym badań prowadzonych w grupie badawczej jest:
– projektowanie i wytwarzanie cienkich warstw i powłok;
– analiza wpływu parametrów procesów wytwarzania na mikrostrukturę i własności cienkich warstw i powłok;
– badania topografii, mikrostruktury, składu chemicznego i fazowego materiałów;
– badania własności mechanicznych, elektrycznych materiałów;
– analiza procesów korozji (chemicznej, elektrochemicznej, wysokotemperaturowej) materiałów;
– analiza procesów zużycia (tribiologicznego, erozyjnego, korozyjnego, itp.)

Pracownicy wykorzystują swoje doświadczenie naukowe prowadząc, ściśle związane z tematyką badawczą, zajęcia dydaktyczne, na których wykorzystują materiały uzyskane w ramach badań naukowych.

Infrastruktura badawcza

Nowoczesna aparatura badawcza, w którą wyposażona jest Katedra Inżynierii Powierzchni i Analiz Materiałów (KIPiAM) pozwala na charakterystykę materiałów metodami:
– mikroskopii świetlnej,
– elektronowej mikroskopii skaningowej i transmisyjnej,
– mikroskopii sił atomowych,
– profilometrii optycznej,
–  mikroanalizy rentgenowskiej,
– rentgenowskiej analizy fazowej.

KIPiAM wyposażona jest również w urządzenie do:
– badań własności elektrycznych materiałów;
– badań własności mechanicznych materiałów;
– analizy odporności na zużycie ścierne oraz erozyjne w strumieniu cząstek stałych; 
– urządzenie do wytwarzania monokryształów.

Szczegółowy wykaz aparatury: https://kipiam.agh.edu.pl/?page_id=154

Wybrane projekty n-b zrealizowane przez członków grupy badawczej

Projekty międzynarodowe, finansowane przez UE:

1. High Flux Solar Facilities for Europe, 2004-2005, projekt n-b SOLFACE w ramach 6 RP UE.

2. Surfaces of Complex Metallic Alloys, 2005- 2009, projekt n-b CMA, nr NMP3-CT-2005-500140 w ramach Europejskiej Sieci Doskonałości.

3. Advancement in storage capability and hydrogen kinetics of hybride storage alloy trough nanocoating with  multifunctional hybryd polimer, 2005-2009, projekt n-b UE,  HydroNanoPol w ramach 6 RP UE.

4. Supersonic deposition of nanostructured SURFACES, 2009-2013, projekt n-b UE, nr FP7-NMP-2008 LARGE-2 CP-IP 228814-2.

Projekty krajowe:

  1. Analiza procesu krystalizacji warstwy wierzchniej wybranych stali narzędziowych przetapianych laserowo, 1999-2001 r. , projekt n-b KBN, nr: 7 T08 C001 17.
  2. Warstwy wierzchnie o dużej odporności na ścieranie wytwarzane techniką laserowego przetapiania na narzędziach ze stali wysokostopowych, 2000-2001 r., projekt n-b KBN nr: 7 T08C 033 16.
  3. Laserowe stopowanie powierzchniowych warstw stali węglowych, 2000-2002, projekt n-b KBN nr: 7 T08c 053 19.
  4. Nowe materiały na osnowie srebra i z dodatkiem srebra do zastosowań w nowych dziedzinach gospodarki, 2003-2006, projekt n-b KBN, nr: PBZ-KBN-103/T08/2003.
  5. Warstwy powierzchniowe odporne na ścieranie wytwarzane techniką laserowego napawania na odlewanych stopach Al-S, 2004-2006, projekt n-b KBN, nr 3 T08C 038 27.
  6. Złożone stopy metali, 2005-2009, projekt n-b MNiSW, SPB-CMA nr: 797/6 PR UE/2008/7.
  7. Określenie parametrów transportu masy w cienkowarstwowych tlenkowych przewodnikach jonowych YSZ i GdC, 2006-2008, projekt n-b KBN nr: 3 T08C 001 29.
  8. Poprawienie pojemności magazynowania i kinetyki wodoru w stopach wodorkowych przez nałożenie nanopowłoki wielofunkcyjnego polimeru hybrydowego, 2006-2009, projekt n-b MNiSW SPUB, nr 342/6PRUE/2007/7.
  9. Cienkie warstwy β-Al-Mg wytwarzane metodą ablacji laserowej, 2007-2009 r., projekt n-b NCN, nr N507 153 32/4162.
  10. Cienkie warstwy tlenku bizmutu wytwarzane techniką ablacji laserowej, 2008-2010, projekt n-b NCN, nr N N507 447334.
  11. Opracowanie technologii inżynierii materiałowej, inżynierii powierzchni i bioinżynierii dla potrzeb protez serca, zadanie: Wytwarzanie techniką ablacji laserowej (laser Nd:YAG), analiza struktury i własności fizycznych powłok na podłożu polimerowym i metalicznym, 2008-2010 r., projekt n-b NCN  (projekt badawczy zamawiany), nr PW/PO1-PBZ-MNiSW/2007.
  12. Kształtowanie mikro/nanostruktury warstw kwazikrystalicznych w celu poprawy właściwości stopów tytanu, 2009-2012, projekt badawczy NCN nr: N N507 278436.
  13. Wytwarzanie technologią ablacji laserowej cienkiej warstwy tlenku kobaltu domieszkowanego wapniem i lantanem o optymalnych własnościach optycznych, 2009-2013 r., projekt n-b NCN nr N N507 40723.
  14. Charakterystyka struktury i wybranych właściwości cienkich warstw b-Al-Mg modyfikowanych Ni i otrzymywanych techniką ablacji laserowej, 2010-2012,  projekt n-b NCN nr: N N507 513138.
  15. Opracowanie wieloskalowego modelu komory wspomagania pracy serca uwzględniającego zjawisko utraty spójności na granicy polimer/biozgodny azotek tytanu, 2012-2014 r., Projekt n-b NCN nr 2011/01/D/ST8/04087.
  16. Materiały amorficzno – krystaliczne otrzymane w wyniku podziału w fazie ciekłej stopów z monotektyką, 2012-2014 r., projekt n-b NCN 2011 02667.
  17. Cienkie warstwy tlenku bizmutu domieszkowanego erbem i niobem wytwarzane techniką PLD, 2012-2015, projekt n-b NCN (Program OPUS) nr 2011/03/B/ST8/05152.
  18. Technologie laserowego spawania dla energetyki i ochrony środowiska, 2012-2015, projekt n-b NCBR (Program Badań Stosowanych) nr PBS1/B5/13/2012.
  19. Badanie efektu gigantycznego magnetoopru w funkcji grubości przekładki w wielowarstwowych nanodrutach otrzymywanych metodą elektrodepozycji i analiza źródła pochodzenia tego efektu, 2013-2016, projekt n-b NCN nr: UMO-2012/05/B/ST8/01812.
  20. Ustalenie wpływu pierwiastków stopowych na niestabilność mikrostruktury monokrystalicznych nadstopów niklu w wysokiej temperaturze z wykorzystaniem nowoczesnych metod analitycznej mikroskopii elektronowej, 2013-2016 r., projekt n-b NCN nr: 2012/07/B/ST8/03392.
  21. Opracowanie bioaktywnych i biodegradowalnych powłok kompozytowych o osnowie polimerowej w celu poprawy właściwości osteoinduktywnych stopów tytanu, 2013-2017, projekt n-b NCN nr: 2013/09/B/ST8/00145.

Projekty finansowane przez AGH

  1. Wybrane zagadnienia inżynierii i analiz materiałów metalicznych, 2001-2003, projekt n-b nr: 11.11.110.249, AGH.
  2. Technika laserowego przetapiania warstwy powierzchniowej materiałów; Rozwój technik otrzymywania powłok i cienkich warstw;  Rola nowoczesnych technik inżynierii powierzchni oraz metody formowania mikrostruktury metali w kształtowaniu własności  materiałów inżynierskich, Zadanie 3: pt.: Wpływ laserowego kształtowania warstw wierzchnich materiałów na ich własności użytkowe, projekt n-b nr 11.11.110.295; Zadanie 5: Pt.: Badanie  struktury i własności cienkich warstw wykonanych techniką ablacji laserowej, projekt n-b nr 11.11.110.936, 2003-2017, AGH.
  3. Modyfikacja warstw wierzchnich metali za pomocą wiązki laserowej, 2004-2006, projekt n-b nr 10.10.110.576, AGH.
  4. Inżynieria powierzchni – modelowanie, wytwarzanie oraz analiza struktury i wybranych własności warstw wierzchnich i powłok,  2004-2008, praca statutowa AGH nr: 11.11.110.566
  5. Wytwarzanie warstw wierzchnich metodą ablacji laserowej, 2007, projekt n-b nr: 10.10.110.576, AGH.
  6. Rozwój technologii inżynierii powierzchni, 2011-2013, projekt n-b nr: 11.11.110.936, AGH.
  7. Rola nowoczesnych technik inżynierii powierzchni oraz metody formowania mikrostruktury metali w kształtowaniu własności  materiałów inżynierskich, 2014-2018, projekt n-b nr: 11.11.110.295, AGH.
  8. Zastosowanie zaawansowanych technik badawczych do analizy mikrostruktury nowoczesnych materiałów inżynierskich, 2020-2023, projekt n-b nr 11.11.110.663, AGH.
  9. Innowacyjne powłoki ochronne tworzyw konstrukcyjnych, 2013-2014, projekt realizowany ze studenckim Kołem Naukowym AGH Powierzchnia, grant Rektora AGH.

Współpraca międzynarodowa:

  1. Bundesanstalt für Materialforschung und -Prüfung (BAM) w Berlinie, Niemcy.
  2. VSB – Technical University of Ostrava, Faculty of Materials Science and Technology, Ostrawa, Czechy.
  3. Université d’Artois – Faculté Jean Perrin UCCS – Unité de catalyse et de Chimie du Solide UMR CNRS 8181.
  4. Universite de Toulon et de la Garde, Toulon, Francja – wykonanie badań w ramach programu Pollonium.
  5. Berner Fachhochschule (School of Engineering and Computer Science), Biel, Szwajcaria