"Dzięki temu mikroskopowi widzimy nawet kolumny atomów, z jego pomocą możemy badać wszelkie materiały, od stosowanych w lotnictwie, po te wykorzystywane w medycynie" - mówi RMF FM, profesor Aleksandra Czyrska-Filemonowicz, kierownik Międzynarodowego Centrum Mikroskopii Elektronowej dla Inżynierii Materiałowej Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie. Od trzech lat badacze tej uczelni wykorzystują mikroskop elektronowy TITAN G-2 60-300. Pytamy, do czego się przydaje.
Mikroskopia elektronowa to dziedzina, która znajduje wykorzystanie dosłownie wszędzie, badania struktury materiałów pomagają nie tylko lepiej badać ich własności, ale też pozwalają znaleźć sposoby takiego ich modyfikowania, które pozwoli spełnić rosnące wymagania, mówi profesor Czyrska-Filemonowicz. Dzięki zdobywanej z pomocą badań mikrostruktury wiedzy można sterować procesami wytwarzania materiałów, ich składem, czy obróbką cieplną tak, by modyfikować rozmaite właściwości: mechaniczne, wytrzymałościowe, korozyjne, wreszcie ich trwałość.
W czasach dynamicznego rozwoju nanotechnologii bez mikroskopii elektronowej na najwyższym poziomie nie można się obejść. Pracownia współpracuje z przemysłem lotniczym, bada materiały, które mogą być stosowane do budowy elektrowni o zerowej emisji, umożliwia także badania materiałów, które mogą być stosowane w medycynie, choćby do tworzenia implantów.
Gdybyśmy chcieli sobie wyobrazić, co obserwujemy przy powiększeniu rzędu 100 tysięcy razy, musielibyśmy powiększyć milimetr kwadratowy do rozmiarów dwóch boisk piłkarskich, a potem uklęknąć i obserwować źdźbło trawy - mówi dr inż. Maciej Ziętara. A mikroskop TITAN ma powiększenie jeszcze dziesięciokrotnie większe.
Dr Ziętara wykorzystywał go do badań materiałów, z których buduje się elementy turbin silników lotniczych, a dokładnie monokrystalicznych nadstopów niklu. Chodziło o zbadanie zmian strukturalnych materiałów pracujących w warunkach wysokiej temperatury i wysokiego ciśnienia. Wskutek działania siły ośrodkowej w łopatce pojawia się naprężenie rozciągające i materiał ulega powolnemu odkształceniu, tak zwanemu pełzaniu. W praktyce nigdy nie dopuszcza się do tego, by łopatka wydłużyła się w niebezpieczny sposób, musi być w odpowiedniej chwili wymieniona. Badania strukturalne pomagają ocenić, kiedy to powinno nastąpić. Mikroskop pozwala zobaczyć, jak takie zmiany struktury wyglądają, kiedy następują i kiedy materiał zaczyna tracić swe właściwości.
W Międzywydziałowej Pracowni Mikroskopii Elektronowej AGH na zlecenia przemysłu lotniczego bada się zarówno łopatki wyciągnięte z użytkowanych już silników, jak i nowe materiały, proponowane do konstrukcji przyszłych silników. Tu sprawdzane jest ich zachowanie w symulowanych warunkach pracy.
Mikroskop TITAN wykorzystuje się także w pracy nad materiałami, które mają pomóc w tworzeniu implantów medycznych. Mgr inż. Joanna Karbowniczek prowadzi badania powłok hydroksyapatytowych, które mają ułatwić powiązanie implantów z kością.
Nakładana na powierzchnię implantu warstwa, o grubości kilkunastu do 20 mikrometrów, nie tylko ułatwia komórkom kości wiązanie się z implantem, ale też zabezpiecza je przed przenikaniem pierwiastków ze stopu, chroni przed korozją. Taka modyfikacja powierzchni wykorzystywanego do produkcji implantów stopu tytanu, aluminium i wanadu ma przyspieszyć procesy regeneracyjne, wzmocnić połączenie i wydłużyć trwałość implantów, sprawić, że mogą bezpiecznie pozostać w organizmie pacjenta nawet ponad 20 lat.
