Troje naukowców z Politechniki Wrocławskiej zostało laureatami drugiej w tym roku edycji programu Miniatura. Na swoje projekty otrzymają z Narodowego Centrum Nauki blisko 150 tys. zł.

Konkurs Miniatura wspiera działania naukowe prowadzące do przygotowania założeń projektu badawczego, który zostanie złożony w konkursach NCN lub innych konkursach ogólnokrajowych i międzynarodowych. Laureaci na swoje projekty otrzymują od 5 tys. zł do 50 tys. zł, które mogą przeznaczyć na badania wstępne, pilotażowe, kwerendy, staże naukowe oraz wyjazdy badawcze i konsultacyjne.

W drugiej edycji tegorocznego programu dofinansowanie otrzymało 69 badaczek i badaczy z całego kraju, w tym trzy osoby z Politechniki Wrocławskiej.

Dr inż. Aleksander Górniak (Wydział Mechaniczny)

Na realizację swojego projektu „Wyznaczenie kryteriów urazów oraz kinetyki pasażerów z uwzględnieniem zmiennej pozycji na fotelu podczas wypadku samochodu osobowego” otrzymał grant w wysokości 49 401 zł. Badania związane są ze zmianami na rynku motoryzacyjnym spowodowanymi rozwojem samochód autonomicznych, który pociągnie za sobą malejący wkład ze strony kierowcy.

– W związku z tym pojawią się nowe konfiguracje i miejsca siedzące, które będą odbiegać od powszechnie stosowanych rozwiązań. Zanim jednak to nastąpi, konieczne jest przejście przez kilka generacji pojazdów semi-autonomicznych, które początkowo będą  wykorzystywać obecne systemy bezpieczeństwa pasażerów i kierowców – mówi dr inż. Aleksander Górniak.

Wspólnym mianownikiem wszystkich standardowych testów bezpieczeństwa biernego jest to, że w trosce o powtarzalność są one wykonywane w nominalnych pozycjach każdego z elementów pojazdu. Fotele ustawione są pod ściśle określonym kątem, a manekiny usytuowane są na fotelu w ściśle określony sposób. W konsekwencji informacje na temat kinetyki i biomechaniki pasażerów, gdy zajmują niestandardową pozycję podczas jazdy, są znikome.

Natomiast testy „out of position”, w których manekiny pozycjonowane są w nienormatywny sposób, przeprowadzane są głównie w środowisku numerycznym lub stacjonarnie w przypadku testów poduszek bezpieczeństwa. Zazwyczaj brany jest pod uwagę tylko konkretny rodzaj obrażeń – np. „whiplash”, czy uraz kręgosłupa wywołany zjawiskiem „submarining”. Dotychczas udowodniono, że zmienna pozycja pasażera niekorzystnie wpływa na działanie elementów bezpieczeństwa biernego (poduszki i pasy bezpieczeństwa).

– Wychodząc naprzeciw zapotrzebowaniu na badania bezpieczeństwa pojazdów w kontekście niestandardowego ułożenia foteli postanowiliśmy zainicjować badania, których celem jest opracowanie modeli kinetyki i biomechaniki pasażerów pojazdu oraz oszacowanie skali obrażeń głowy i szyi w zależności od zmiennej pozycji pasażera na siedzeniu podczas zderzenia – wyjaśnia dr inż. Aleksander Górniak.

Badania będą polegać na symulowaniu wypadku na stanowisku do testów saniowych z użyciem manekina Hybryd III w Laboratorium Dynamiki i Bezpieczeństwa Pojazdów w kompleksie badawczym GEO-3EM.

Zaplanowane testy z fotelem o zmiennym kącie odchylenia oparcia będą rozgraniczone na dwie główne kategorie: testy symulujące zderzenie czołowe oraz z fotelem obróconym tyłem do kierunku jazdy – zderzenie tylne. Są to całkowicie różne scenariusze, w których spodziewana jest znacząco różna kinetyka manekina.

Dr inż. Dorota Marcinczak (Wydziału Budownictwa Lądowego i Wodnego)

Badaczce z Katedry Konstrukcji Budowlanych przyznano grant w wysokości 49 390 zł na projekt „Wzmacnianie elementów betonowych przy użyciu kompozytów z włókien naturalnych”. Jego głównym celem jest zastosowanie włókien naturalnych rosnących w Polsce, tj. lnu i konopi, jako elementu wzmocnienia kompozytowego stosowanego do konstrukcji budowlanych wykonanych z betonu.

– Włókna te stanowiłyby alternatywę do powszechnie używanych włókien syntetycznych, które są elementami popularnych wzmocnień kompozytowych FRP (Fibre Reinforced Polimer), a ich wytwarzanie niesie ze sobą negatywny wpływ na środowisko naturalne, powodując emisję znacznej ilości zanieczyszczeń i gazów cieplarnianych – wyjaśnia dr inż. Dorota Marcinczak.

Warto podkreślić, że produkcja włókien syntetycznych, które są najczęściej stosowane do wzmocnień konstrukcji, czyli włókien węglowych, bazaltowych lub szklanych, wywodzi się z wydobycia ropy naftowej i wymaga wielu skomplikowanych procesów produkcyjnych. Zastąpienie tych włókien materiałami pochodzenia naturalnego, przyczyniłoby się do ograniczenia emisji dwutlenku węgla i innych zanieczyszczeń do atmosfery oraz ograniczenia zużycia energii, co jest obecnie bardzo potrzebnym kierunkiem zmian.

– Co więcej, materiał wykonany m.in. z konopi charakteryzuje się ujemnym śladem węglowym, ponieważ podczas wzrostu konopie pochłaniają więcej dwutlenku węgla niż zużywa się go później do wykonania z nich materiałów budowlanych – podkreśla badaczka. – Co ważne, na całym świecie ochrona i konserwacja istniejących konstrukcji ma fundamentalne znaczenie kulturowe, ekonomiczne i ludzkie. Naprawa i wzmacnianie, zamiast rozbiórki jest dobrą alternatywą z ekonomicznego punktu widzenia, w szczególności, gdy rozpatrujemy obiekty o znaczeniu historycznym – dodaje.

Projekt zakłada wykorzystanie potencjału roślin które rosną naturalnie w Polsce, wspierając tym samym krajowy przemysł rolniczy i włókienniczy.

Dr inż. Cezary Czajkowski (Wydział Mechaniczno-Energetyczny)

Naukowiec z Katedry Termodynamiki i Odnawialnych Źródeł Energii otrzymał dofinansowanie w wysokości 49 987 zł na realizację stażu w ramach projektu „Przepływ wielofazowy oraz zjawiska towarzyszące dla ciekłego metalu w cieczy niskowrzącej na powierzchni nanostruktury.”

Głównym celem badań będzie rozwinięcie fundamentalnego zrozumienia przepływu oscylacyjnego oraz wymiany ciepła przez ciąg korków cieczy i pęcherzyków pary cieczy hybrydowych w oscylacyjnej rurce ciepła, z nanostrukturalnymi powierzchniami wewnętrznymi.

– Jest to początek współpracy naszej katedry z Uniwersytetem Missouri, uczelnią zatrudniającą grupę światowej sławy naukowców w dziedzinie technologii kontroli termicznej. Finansowanie tej działalności umożliwi mi pogłębienie wiedzy na temat mechanizmów intensyfikacji zintegrowanego przekazywania ciepła w ruchu oscylacyjnym, wzmocnionego przez mikrokrople ciekłego metalu, w kontakcie z nanopowierzchnią – mówi dr inż. Cezary Czajkowski. – Dalsze rozwinięcie tej wiedzy polega na przeprowadzeniu badań eksperymentalnych oraz analizy numerycznej, wykorzystującej opracowane modele matematyczne – dodaje.

Działania badawcze projektu będą prowadzone w międzynarodowej współpracy z Uniwersytetem Missouri (Department of Mechanical & Aerospace Engineering) pod okiem prof. Hongbina (Billa) Ma, kierownika Katedry Inżynierii Mechanicznej i Lotniczej oraz dyrektora Multiphysics Energy Research Center (MERC). Staż naukowy zostanie zrealizowany jako powiązane ze sobą działania mające charakter naukowy, konsultacyjny oraz szkoleniowy.

Wcześniej granty w konkursie Miniatura 7 otrzymały dr inż. Aleksandra Kęska (Wydział Mechaniczny), dr inż. Olga Rac-Rumijowska (Wydział Elektroniki, Fotoniki i Mikrosystemów), dr inż. Katarzyna Gwóźdź (Wydział Podstawowych Problemów Techniki) i dr inż. Karolina Mielko (Wydział Chemiczny).

mic