niedziela 22 lipca 2018
Tekst
   

Infrastruktura badawcza

Wydział posiada nowoczesną, często unikatową aparaturę badawczą pozwalającą na charakterystykę struktury materiałów od skali atomowej do makroskopowej.

Do najważniejszych urządzeń w tym zakresie należy zaliczyć:

  • Wysokorozdzielczy skaningowy transmisyjny mikroskop elektronowy HITACHI HD2700 (o napięciu przyspieszającym 200 kV i zdolności rozdzielczej 0,14 nm)
  • Wysokorozdzielczy skaningowy mikroskop elektronowy HITACHI 5500
  • Wysokorozdzielczy transmisyjny mikroskop elektronowy JEM 3010
  • Skaningowo-transmisyjny mikroskop elektronowy JEOL JEM 1200 EX II
  • Mikroskop sił atomowych NanoScope Multimode IIIa
  • Spektroskop elektronów Auger z przystawką XPS MICROLAB 350 (wspólnie z IChF)
  • Dyfraktometr rentgenowski BRUKER D8 DISCOVER
  • Dyfraktometr rentgenowski BRUKER D8 ADVANCE z systemem Da Vinci oraz komora temperaturową Anton Paar (do 1600 °C)
  • Dyfraktometr rentgenowski Rigaku MiniFlex II
  • Spektrometr rentgenowski WDXRF BRUKER S4 EXPLORER
  • Mikro- i nano-tomograf rentgenowski SKYSCAN 2201
  • Mikroskop jonowy FB-2100
  • Tomograf rentgenowski (XRadia XCT 400)
  • Spektrometr Ramana wyposażony w dwa lasery: 532 nm oraz 266 nm
  • Mikroskop świetlny NIKON EPIPHOT 200 z oprzyrządowaniem
  • Mikroskop świetlny Nikon LV150N z kontrastem Nomarskiego
  • Mikroskop świetlny, wysokotemperaturowy (do 1 500 °C)
  • Mikroskop świetlny Nikon Epiphot 200
  • Mikroskop świetlny Carl Zeiss Axio Scope wyposażony w moduł jasnego pola (BF), ciemnego pola (DF), kontrast dyferencyjny (DIC) oraz dyferencyjny interferencyjny kontrast w polaryzacji kołowej (DIC-R)

Na Wydziale są dostępne specjalistyczne urządzenia do badań właściwości mechanicznych w próbach statycznych i dynamicznych:

  • MTS 810 100 kN
  • MTS 858 25 kN
  • MTS w układzie poziomym 15 kN
  • MTS – Tytron 0,25 kN
  • MTS-Qtest 10 kN
  • Zwick Z050 50 kN
  • Zwick Z005 5 kN
  • Zwick Z250 250 kN
  • Tensjometr
  • Scratch Tester CSM Revetest do badań mikrotwardości, adhezji i właściwości mechanicznych warstw powierzchniowych
  • Mikrotwardościomierz Shimadzu G21 Series

Specjalnością Wydziału są badania in-situ odkształcenia próbek z jednoczesną obserwacją za pomocą mikroskopii świetlnej, elektronowej skaningowej i transmisyjnej. Pomiary właściwości mechanicznych mogą być prowadzone także z równoczesnym zapisem emisji akustycznej. Na Wydziale opracowano także unikatową metodę badania właściwości mechanicznych nanomateriałów z wykorzystaniem mikropróbek. Wydział dysponuje ponadto urządzeniami do badania właściwości:

  • Termicznych – skaningowe kalorymetry różnicowe DSC, analizator termograwimetryczny TGA, dynamiczno-mechaniczny analizator termiczny DMA)
  • Magnetycznych – magnetometr z wibrującą próbką (ang. VSM) firmy LAKESHORE, histerezograf wysokoczęstotliwościowy Walker AMH-401A
  • Fizycznych – system PPMS (Physical Property Measurement System) do pomiarów m.in. ciepła właściwego, przewodności cieplnej, przewodności elektrycznej, również w wysokim polu magnetycznym do 9 T (7 200 kA/m)
  • Reologicznych (ARES RHEOLOGY – TA Instruments)
  • Odporności na zużycie przez tarcie testery T-04 w układzie ciernym „trzy wałeczki +stożek, T-05 w układzie ciernym „rolka-klocek”, T-21 w układzie ciernym „pin on disk” produkcji ITE PIB Radom
  • Elektrycznych – SEEB TEST - urządzenie do badania właściwości termoelektrycznych (w funkcji temperatury) wytworzonych materiałów, SEEB SKAN - urządzenie do badania właściwości termoelektrycznych (wyznaczanie współczynnika Seebeck’a)
  • Termicznych - analizator termograwimetryczny TGA
  • Dynamicznych badań poliuretanów - Inkubator z wytrząsaniem do prowadzenia degradacji poliuretanów w warunkach dynamicznych
  • Odporności na zmienne warunki atmosferyczne – komora starzeniowa JEIO TECH
  • Pochłaniania energii uderzenia

Kolejną grupą urządzeń, które są dostępne na Wydziale to urządzenia do badania odporności korozyjnej materiałów. Badania prowadzone są z wykorzystaniem następujących urządzeń doświadczalno – technologicznych:

  • Ksenonowej komory badawczej Q-SUN Xe-1
  • Komory klimatycznej o pojemności 680 litrów ESPEC typu ARS-0680 z zakresem regulacji temperatury od – 75 °C do 180 °C oraz z zakresem regulacji wilgotności
  • Zestawu do badań elektrochemicznych z potencjostatem AutoLab PGSTAT 32N i komorą cieplną umożliwiającą prowadzenie badań elektrochemicznych w zakresie od temperatury pokojowej do 80 °C
  • Potencjostat-galwanostat ATLAS 1131 EU do badań korozyjnych i wyznaczania charakterystyk chronowoltamperometrycznych układów elektrochemicznych

Ważną grupą urządzeń dostępnych na Wydziale są urządzenia do badań nieniszczących:

Na wyposażeniu Wydziału jest także szereg urządzeń do syntezy i modyfikacji materiałów, w tym w szczególności:

  • Urządzenie do impulsowej konsolidacji proszków
  • Urządzenia magnetronowe do wytwarzania powłok, zwłaszcza materiałów twardych i wysokotopliwych, przewodzących i dielektrycznych (np. TiN, TiO2, AlN, Al2O3, DLC), które mogą być wytwarzane na podłożach metalicznych oraz niemetalicznych (w tym na polimerach) dla zwiększenia odporności mechanicznej, chemicznej, do celów elektronicznych (np. cienkowarstwowy dielektryk bramkowy) oraz do celów ozdobnych (powłoki kolorowe w szerokim zakresie barw).
  • Urządzenia do obróbek jarzeniowych (azotowania, tlenoazotowania, węgloazotowania) materiałów metalicznych.
  • Urządzenie do realizacji procesów PACVD z wykorzystaniem związków metaloorganicznych (...). wyposażone w źródło plazmy o częstotliwości radiowej i mikrofalowej firmy Roth and Rau
  • Meltspinner HW
  • Piec wysokotemparaturowy z wyposażeniem
  • Dezintegrator ultradźwiękowy SONICS
  • Piec kołyskowy do syntezy materiałów termoelektrycznych
  • Młyn z kompletem sit do frakcjonowania proszków
  • Komora rękawicowa z detektorem wilgoci i detektorem tlenu
  • Piec komorowy
  • Suszarka próżniowa
  • Tape Caster
  • Piec indukcyjny do odlewania tytanu
  • Piec rurowy do próżniowego azotowania gazowego
  • Piec próżniowy wysokotemperaturowy o jednorodnej strefie grzewczej o długości 30 cm (możliwość pracy ciągłej do 1350 °C w próżni 10-4 mbar)
  • Prasa do konsolidacji proszków w podwyższonej temperaturze lub w polu magnetycznym
  • Magneśnica impulsowa do 6 T (4 800 kA/m)
  • Impulsowy zasilacz laboratoryjny Elektrotech - do prowadzenia procesów elektroosadzania powłok galwanicznych
  • Zasilacze wysokonapięciowe Elektrotech ETS 600/5 i Elektrotech ETG 600/20 – do prowadzenia procesów plazmowego utleniania aluminium, tytanu i ich stopów
  • Urządzenia do wytwarzania powłok kompozytowych metodami elektrochemicznymi i chemicznymi

Na terenie Wydziału znajduje się również Laboratorium Materiałów Metalicznych i Obróbki Cieplnej wyposażone w:

  • Dylatometr hartowniczy Bahr 805L
  • Szereg pieców w tym: super czysty piec rurowy, rurowy piec próżniowy, piec fluidalny, wysokotemperaturową wannę olejową, gazoszczelny piec komorowy oraz piece bez atmosfer ochronnych pracujące do 1300°C
  • Automatyczny twardościomierz Vickersa Zwick 2.5
  • Twardościomierz Rockwela Zwick ZHR
  • Młot udarnościowy Zwick RKP450
  • Przecinarka precyzyjna AMT Brillant 220
  • Trybotester Pin-on-disk T-05

Laboratoria Dobór Materiałów w Projektowaniu oraz Komputerowych Metod Doboru Materiałów na Konstrukcje wyposażone są w szereg komputerowych programów symulacyjnych oraz baz danych:

  • JMatPro, QTsteel, Thermo-Calc, CES, Key to Steel, Key to Metals, Matcalc

Urządzenia do charakteryzowania powierzchni materiału to:

  • Mikroskop MultiMode AFM/SPM ze sterownikiem VEECO/BRUKER NanoScopeV
  • Profilometr interferencyjny Wyko NT9300 firmy Veeco
  • Triboindenter firmy Hysitron (głowica do wysokich obciążeń (High Load Head A/N 5/301/2); głowica do niskich obciążeń (Low Load Head Transducer ID: SN5-138-258))
  • Urządzenie do pomiarów chropowatości powierzchni Mitutoyo SJ210

Na wyposażeniu Wydziału jest także szereg urządzeń do preparatyki materiałów:

  • Automatyczna polerko-szlifierka do przygotowywania powierzchni zgładów metalograficznych
  • Automatyczna prasa do indukowania na gorąco
  • Spark Erosion Machine SBT – urządzenie do elektroiskrowego cięcia próbek

Narzędzia i oprogramowanie do symulacji komputerowych i analizy obrazu:

  • Klaster komputerowy (ok. 400 rdzeni) do obliczeń równoległych
  • Oprogramowanie do symulacji komputerowej i wizualizacji: ANSYS, VASP, LAMMPS, AVIZO
  • Oprogramowanie do analizy obrazu: MicroMeter
  • Cyfrowa Korelacja Obrazów DIC 2D/3D

Metody pomiaru odkształceń/wydłużeń:

  • Kilkanaście czujników odkształcenia (w tym do badań w podwyższonej temp., do badań w cieczach)
  • Videoekstensometr

Aparatura służąca wytwarzaniu i charakterystyce biomateriałów:

Urządzenia do wytwarzania metalicznych, polimerowych, kompozytowych oraz hydrożelowych struktur 3D, głownie do zastosowań w medycynie:

  • SLM Realizer 50 - urządzenie do realizacji technologii selektywnego przetapiania laserowego SLM (z ang. Selective Laser Melting) proszków w wersji stołowej.
  • Bioscaffolder, SYS&ENG – drukarka przestrzenna do wytwarzania trójwymiarowych rusztowań do regeneracji tkanek, wykonywanych na miarę dla konkretnego pacjenta, z odpowiednią porowatością i architekturą.
  • 3D-Bioplotter, EnvisionTEC - precyzyjna maszyna drukująca oparta o technikę szybkiego prototypowania. System ten wspomagany programowaniem komputerowym CAD 3D wytwarza trójwymiarowe rusztowania (budując je warstwa po warstwie), których aplikacją jest inżynierii tkankowa.
  • BioBot 1
  • Nanon 01A, Mecc aparat do wytwarzania nanowłókninowych mat jest to urządzenie do wytwarzania skafoldów metodą elektroprzędzenia z roztworu. Aparat do wytwarzania mikrocząstek i mikrokapsułek: enkapsulator BUCHI B-390 szwajcarskiej firmy Buchi pozwala na enkapsulację enzymów, leków, zapachów i aromatów, witamin, olejków, komórek lub bakterii w szerokiej gamie polimerów.

Aparatura da badań mechanicznych biomateriałów:

  • BioDynamic 5100 , ElectroForce - instrumenty testowe zapewniają dokładne charakterystyki biomateriałów i próbek biologicznych w sterylnym środowisku.
  • TC-3 load bioreactor system, Ebers - urządzenie do testów zmęczeniowych próbek polimerowych w zanurzeniu, mogące pełnić funkcję bioreaktora umożliwiającego mechaniczną stymulację próbki.

Aparatura do preparatyki próbek do obserwacji mikroskopowych:

  • Trymer Leica EM TXP - urządzenie frezujące, tnące, szlifujące i polerujące próbki do badań na SEM, TEM i LM.
  • Ultramikrotom Leica EM UC7 zapewnia łatwe przygotowanie półproduktów w ultracienkich sekcjach. Zapewnia doskonałe, gładkie powierzchnie biologicznych i przemysłowych próbek do badań TEM, SEM, AFM i LM.
  • Napylarka Leica EM SCD500 - uniwersalna wysokopróżniowa napylarka przeznaczoną do produkcji bardzo cienkich, drobnoziarnistych filmów metalicznych i przewodzących powłok węglowych dla analizy o najwyższej rozdzielczości.

Aparatura do badania właściwości termicznych:

  • analizator termograwimetryczny TGA Q5000IR, TA Instruments (z opcją rejestracji widm FTIR lotnych produktów rozkładu)
  • różnicowy kalorymetr skaningowy DSC Q2000, TA Instruments
  • dynamiczno-mechaniczny analizator termiczny DMA Q800, TA Instruments pozwala na wyznaczanie parametrów takich jak: moduł, tłumienie, pełzanie, relaksacja naprężeń przemiana zeszklenia oraz punkty mięknięcia.
  • plastometr CEAST - urządzenie do prowadzenia badań umożliwiających wyznaczenie współczynników prędkości płynięcia w warunkach wielokrotnej zmiany obciążenia.

Spektrometry:

  • FTIR Nicolet 8700 ThermoScientific, - spektrometr w podczerwieni z transformatą Fouriera pracuje w trybie transmisyjnym i odbiciowym (przystawka z kryształem diamentowym). Pozwala na pomiary w far-IR, mid-IR, NIR.
  • RAMANA, Renishaw, - wyposażony jest w dwa detektory, dwie siatki dyfrakcyjne (1800 linii/mm, 1200 linii/mm), zestaw do analizy polaryzacyjnej dla zakresu VIS/NIR. Spektrometr Ramana pracuje również w układzie sprzężonym z mikroskopem konfokalnym.
  • UV-VIS Evolution 60, Thermo Scientific, spektrofotometr kuwetowy (kuwety kwarcowe makro i półmikro o 10mm drodze optycznej), z 6 pozycyjnym uchwytem.
  • czytnik płytek FLUOstar Omega, BMG Labtech, - spektrofotometr z fluorescencją do pomiarów wykonywanych w płytkach wielodołkowych.

Aparatura do analizy właściwości powierzchni materiałów:

  • skaningowy mikroskop elektronowy Phenom ProX, PhenomWorld
  • mikroskop sił atomowych AFM MFP-3D-Bio Asylum Research Oxford Instruments MFP-3D-Bio, to Mikroskop Sił Atomowych z Asylum Research Oxford Instruments, który jest zaprojektowany specjalnie do zastosowań biologicznych i badania biomateriałów.
  • goniometr OCA20, Dataphysics umożliwia pomiary kąta zwilżania oraz określanie energii powierzchniowej/napięć międzyfazowych w oparciu o analizę kształtu kropli.
  • mikroskop konfokalny Leica TCS SP8 - skanujący laserowy mikroskop konfokalny umożliwia wykonywanie tzw. przekrojów optycznych preparatu.
  • Chromatograf żelowy do oznaczania masy cząsteczkowej polimerów.

Stanowisko do badania degradacji in vitro biomateriałów wyposażone m.in. w:

  • wytrząsarki inkubowane,
  • wirówki,
  • suszarki próżniowe,
  • pH-metr,

Inne urządzenia:

  • Kriostat helowy
  • Piec na „promieniowanie podczerwone” do 1200 °C
  • Piec oporowy MTS 653, do 1400 °C
  • Piec oporowy ZWICK do 1200 °C
  • Piec do pełzarek Microtest od 150 do 1000 °C
  • Komora temperaturowa MTS/Tytron od -150 do 200 °C
  • Komora temperaturowa ZWICK od -150 do 600 °C
  • Piec wysokotemperaturowy komorowy FCF11/160M do 1600 °C;
  • Piec odlewniczy do Wichary;
  • Piec rurowy do xx00 °C;
  • Stanowisko do badania gazo-przepuszczalności materiałów porowatych;
  • Granulator Eirich EL1;
  • Tensjometr D-MT1A;
  • Mętnościomierz;
  • Jednotalerzowe, automatyczne szlifierko – polerki ATA
  • Praska do inkludowania na gorąco Opal 410
  • Przecinarka precyzyjna ATA Brilliant 220 z układem chłodzenia w obiegu zamkniętym
  • Stanowisko do naświetlania promieniami IR
  • Miernik Postidecor – miernik do badania grubości warstw nieprzewodzących
Pełne uprawnienia akademickie

Wydział posiada pełne uprawnienia akademickie. Prowadzi przewody doktorskie i habilitacyjne dla własnej kadry oraz kadry innych ośrodków krajowych i zagranicznych. Dotychczas wypromowano 148 doktorów (9 w 2007 roku), 25 doktorów habilitowanych (3 w 2007 roku) i wysunięto 19 wniosków o tytuł profesora. Rada Naukowa liczy 26 członków zwykłych oraz 8 członków z głosem doradczym.

 
Czołowy ośrodek naukowo-badawczy

Wydział Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej jest jednym z czołowych ośrodków naukowo-badawczych w dziedzinie nauki o materiałach i inżynierii materiałowej w Polsce.

Według oceny parametrycznej Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego Wydział jest jednostką najwyższej I kategorii i zajmuje pierwsze miejsce w rankingu jednostek prowadzących badania w obszarze chemii i mechaniki materiałów.