{"id":2769,"date":"2023-05-02T09:01:19","date_gmt":"2023-05-02T07:01:19","guid":{"rendered":"https:\/\/us.edu.pl\/idb\/?p=2769"},"modified":"2023-10-04T12:29:16","modified_gmt":"2023-10-04T10:29:16","slug":"swoboda-badan-czy-smartfon-wytrzyma-w-kosmosie","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/us.edu.pl\/idb\/swoboda-badan-czy-smartfon-wytrzyma-w-kosmosie\/","title":{"rendered":"Swoboda bada\u0144 | Czy smartfon wytrzyma w kosmosie?"},"content":{"rendered":"

[vc_row][vc_column][vc_empty_space][\/vc_column][\/vc_row][vc_row][vc_column width=”1\/3″ css=”.vc_custom_1620308023905{background-color: #eaeaea !important;}”]\r\n

\r\n
\r\n \r\n
<\/p>\n

INICJATYWA DOSKONA\u0141O\u015aCI BADAWCZEJ<\/span><\/small><\/strong><\/p>\n

\n

SWOBODA BADA\u0143 \u2013 NAUKA DLA PRZYSZ\u0141O\u015aCI<\/span><\/small><\/strong><\/p>\n

\n<\/div>\r\n <\/div>\r\n <\/div>

<\/div><\/div>\r\n
\r\n
\r\n \r\n
<\/p>\n

Cykl \u201eSwoboda bada\u0144 \u2013 nauka dla przysz\u0142o\u015bci\u201d to artyku\u0142y, wywiady i kr\u00f3tkie filmy prezentuj\u0105ce badania laureat\u00f3w konkursu \u201eSwoboda bada\u0144\u201d<\/p>\n

\n<\/div>\r\n <\/div>\r\n <\/div>[vc_btn title=”CYKL \u201eSWOBODA BADA\u0143 \u2013 NAUKA DLA PRZYSZ\u0141O\u015aCI\u201d” style=”classic” shape=”square” color=”blue” size=”sm” align=”right” css=”.vc_custom_1620714581867{margin-top: 4px !important;margin-right: 0px !important;border-top-width: 0px !important;border-right-width: 0px !important;padding-top: 0px !important;padding-right: 0px !important;}” link=”url:https%3A%2F%2Fus.edu.pl%2Finicjatywadoskonalosci%2Fswoboda-badan-nauka-dla-przyszlosci%2F|||”][\/vc_column][vc_column width=”2\/3″][vc_column_text css=”.vc_custom_1682407826389{margin-bottom: 0px !important;border-bottom-width: 0px !important;padding-bottom: 0px !important;padding-left: 10px !important;}”]<\/p>\n

dr Iwona Lazar<\/strong><\/p>\n

[\/vc_column_text][vc_row_inner css=”.vc_custom_1620304473772{margin-top: 0px !important;border-top-width: 0px !important;padding-top: 0px !important;}”][vc_column_inner width=”2\/3″][vc_empty_space height=”2px” css=”.vc_custom_1620304425731{background-color: #9b132a !important;}”][\/vc_column_inner][vc_column_inner width=”1\/3″][\/vc_column_inner][\/vc_row_inner]\r\n

\r\n
\r\n \r\n
<\/p>\n

Czy smartfon wytrzyma w kosmosie?<\/h3>\n

\n<\/div>\r\n <\/div>\r\n <\/div>\r\n

\r\n
\r\n \r\n

| Weronika Cygan |<\/span><\/p>\n

Zbli\u017camy si\u0119 do momentu, w kt\u00f3rym loty kosmiczne przestan\u0105 by\u0107 dost\u0119pne wy\u0142\u0105cznie dla garstki naukowc\u00f3w i in\u017cynier\u00f3w. Ju\u017c niebawem ponownie wy\u015blemy ludzi na Ksi\u0119\u017cyc. Nast\u0119pnym przystankiem b\u0119dzie Mars. Jak podczas tych wypraw sprawdzi si\u0119 nasza elektronika?<\/strong><\/p>\n

Obecno\u015b\u0107 ludzi we wszech\u015bwiecie wi\u0105\u017ce si\u0119 z licznymi wyzwaniami. I nie chodzi wy\u0142\u0105cznie o ekstremalne warunki, jakim poza ziemsk\u0105 atmosfer\u0105 poddawany jest organizm cz\u0142owieka. Promieniowanie s\u0142oneczne, pr\u00f3\u017cnia, temperatura czy stan niewa\u017cko\u015bci wp\u0142ywaj\u0105 r\u00f3wnie\u017c na sprz\u0119t i materia\u0142y, z kt\u00f3rych powsta\u0142. W ramach konkursu \u201eSwoboda bada\u0144\u201d Inicjatywy Doskona\u0142o\u015bci Badawczej dr Iwona Lazar z Wydzia\u0142u Nauk \u015acis\u0142ych i Technicznych Uniwersytetu \u015al\u0105skiego przyjrza\u0142a si\u0119 piezoelektrykom. Fizyczka sprawdzi\u0142a, jak te powszechnie wykorzystywane materia\u0142y zachowuj\u0105 si\u0119 w symulowanych warunkach kosmicznych.<\/p>\n<\/div>\r\n <\/div>\r\n <\/div>\r\n

\r\n
\r\n \r\n
<\/p>\n

Parcie na elektrony<\/strong><\/h3>\n

\u2013 Efekt piezoelektryczny zauwa\u017cyli w 1880 roku bracia Pierre i Jacques Curie. Samo s\u0142owo \u201epiezo\u201d pochodzi z j\u0119zyka greckiego i oznacza ci\u015bnienie \u2013 wyja\u015bnia badaczka i dodaje, \u017ce mo\u017cna wyr\u00f3\u017cni\u0107 proste i odwrotne zjawisko.<\/p>\n

W przypadku efektu prostego nacisk wywierany na materia\u0142 piezoelektryczny sprawia, \u017ce na jego powierzchni indukuj\u0105 si\u0119 \u0142adunki elektryczne, np. elektrony. Odwrotny efekt piezoelektryczny obserwujemy wtedy, gdy przyk\u0142adamy do piezoelektryka pole elektryczne, a ten w odpowiedzi zmienia kszta\u0142t. Nie wszystkie materia\u0142y wykazuj\u0105 podobne w\u0142a\u015bciwo\u015bci \u2013 atomy s\u0105 w nich u\u0142o\u017cone w taki spos\u00f3b, \u017ce kom\u00f3rki elementarne nie maj\u0105 \u015brodka symetrii.<\/p>\n

Piezoelektryki znalaz\u0142y powszechne zastosowanie w wielu urz\u0105dzeniach codziennego u\u017cytku, np. zapalniczkach, samochodowych wtryskiwaczach paliwa czy mikrofonach.<\/p>\n

\u2013 Znajdujemy je r\u00f3wnie\u017c w g\u0142o\u015bnikach, gdzie zmienne pole elektryczne powoduje drgania, czyli zmiany kszta\u0142tu piezoelektryka, a w konsekwencji przekszta\u0142cenie w d\u017awi\u0119k. Prosty i odwrotny efekt piezoelektryczny wyst\u0119puje r\u00f3wnie\u017c w USG, poniewa\u017c aparatura zawiera jednocze\u015bnie emiter i odbiornik fal ultrad\u017awi\u0119kowych. Ponadto piezoelektryki s\u0105 wykorzystywane do precyzyjnego sterowania po\u0142o\u017ceniem element\u00f3w zaawansowanej aparatury badawczej, np. AFM (ang. Atomic Force Microscope). Istniej\u0105 nawet narty piezoelektryczne, gdzie wytworzona podczas poruszania si\u0119 po stoku energia elektryczna jest zbierana, a w odpowiednim momencie uk\u0142ad elektroniczny usztywnia tyln\u0105 cz\u0119\u015b\u0107 narty, co daje im przy\u015bpieszenie \u2013 wymienia dr Iwona Lazar i zaznacza, \u017ce to tylko par\u0119 przyk\u0142ad\u00f3w, wcale nie najbardziej zaskakuj\u0105cych.<\/p>\n

Zjawisko, o kt\u00f3rym mowa, znajduje r\u00f3wnie\u017c zastosowanie przy produkcji energii. Opracowano metody przetwarzania drga\u0144 czy nacisku na energi\u0119 elektryczn\u0105 za pomoc\u0105 materia\u0142\u00f3w piezoelektrycznych. W lipcu 2022 roku w Warszawie zainstalowano pod\u0142og\u0119 kinetyczn\u0105, kt\u00f3rej u\u017cyto podczas koncertu zespo\u0142u Coldplay. Skacz\u0105ca i ta\u0144cz\u0105ca publiczno\u015b\u0107 wytwarza\u0142a w ten spos\u00f3b energi\u0119 elektryczn\u0105. Pozyskany pr\u0105d elektryczny wykorzystano do zasilania sprz\u0119tu u\u017cywanego w trakcie trwania koncertu.<\/p>\n

Tak\u017ce nasza codzienna komunikacja na odleg\u0142o\u015b\u0107 by\u0142aby wr\u0119cz niemo\u017cliwa, gdyby nie elementy zawieraj\u0105ce piezoelektryki. Podczas m\u00f3wienia do mikrofonu g\u0142os wywiera ci\u015bnienie i zamieniany jest na sygna\u0142 elektryczny (jest to prosty efekt piezoelektryczny). Po dotarciu do odbiorcy nast\u0119puje zamiana tego sygna\u0142u na d\u017awi\u0119k (odwrotny efekt piezoelektryczny) rozpoznawalny w g\u0142o\u015bnikach. Niedawno opracowano r\u00f3wnie\u017c si\u0142ownik piezoelektryczny do realizacji zoomu optycznego w smartfonach.<\/p>\n<\/div>\r\n <\/div>\r\n <\/div>\r\n

\r\n
\r\n \r\n

\"Dr<\/p>\n

Dr Iwona Lazar | archiwum prywatne<\/span><\/p>\n<\/div>\r\n <\/div>\r\n <\/div>\r\n

\r\n
\r\n \r\n
<\/p>\n

Kosmiczne laboratorium<\/strong><\/h3>\n

Piezoelektryki znalaz\u0142y tak\u017ce zastosowanie podczas misji pozaziemskich, w badaniach kosmosu. Wiele urz\u0105dze\u0144 znajduj\u0105cych si\u0119 np. w stacjach kosmicznych czy sondach posiada komponenty zbudowane z materia\u0142\u00f3w piezoelektrycznych. Dr Iwona Lazar wskazuje na ich przydatno\u015b\u0107 i uniwersalno\u015b\u0107: \u2013 Dzi\u0119ki nim kontrolowanie zmienimy kszta\u0142t obiektu albo go przesuniemy, steruj\u0105c z Ziemi poprzez przy\u0142o\u017cone napi\u0119cie. Nie potrzebujemy do tego celu wysy\u0142a\u0107 cz\u0142owieka w kosmos. Mo\u017cemy wygodnie manipulowa\u0107 wybranymi elementami z naszej planety. Naprawa urz\u0105dze\u0144 jest bardzo kosztowna i praktycznie wi\u0105\u017ce si\u0119 z wysy\u0142aniem kolejnej za\u0142ogowej misji kosmicznej. Warunki panuj\u0105ce w przestrzeni kosmicznej wymagaj\u0105 od stosowanych w niej materia\u0142\u00f3w m.in. stabilno\u015bci pracy w szerokim zakresie temperatur oraz odporno\u015bci na warunki pr\u00f3\u017cni.<\/p>\n

To dlatego, wyja\u015bnia fizyczka, tak wa\u017cne jest, by zbada\u0107 \u017cywotno\u015b\u0107 piezoelektryk\u00f3w w warunkach pozaziemskich i dowiedzie\u0107 si\u0119, w jaki spos\u00f3b mo\u017cemy przed\u0142u\u017cy\u0107 ich \u201etermin wa\u017cno\u015bci\u201d. Z bada\u0144 wiadomo bowiem, \u017ce w pr\u00f3\u017cni materia\u0142y te szybciej si\u0119 psuj\u0105.<\/p>\n

Temat prac naukowych badaczki z U\u015a, prowadzonych w ramach \u201eSwobody bada\u0144\u201d, wykrystalizowa\u0142 si\u0119 podczas wsp\u00f3\u0142pracy z autorytetem w dziedzinie chemii defekt\u00f3w prof. dr. hab. Krzysztofem Szotem oraz znawc\u0105 zjawiska piezoelektrycznego prof. dr. hab. Krystianem Rolederem (obydwaj eksperci r\u00f3wnie\u017c pracuj\u0105 na Wydziale Nauk \u015acis\u0142ych i Technicznych U\u015a). Naukowcy testowali ceramiki piezoelektryczne w r\u00f3\u017cnych warunkach termicznych, pola elektrycznego czy otaczaj\u0105cej atmosfery. Celem by\u0142o poznanie mechanizm\u00f3w psucia si\u0119 materia\u0142\u00f3w piezoelektrycznych (tzw. elektrodegradacji), poddanych dzia\u0142aniu zasymulowanej pr\u00f3\u017cni kosmicznej. Testy odbywa\u0142y si\u0119 w Institute of Energy and Climate Research (IEK) w Niemczech \u2013 jednym z najwi\u0119kszych interdyscyplinarnych centr\u00f3w badawczych w Europie, do kt\u00f3rego udali si\u0119 fizycy z Uniwersytetu \u015al\u0105skiego w ramach prowadzonych bada\u0144.<\/p>\n

\u2013 Zauwa\u017cyli\u015bmy, \u017ce warunki panuj\u0105ce w kosmosie przyspieszaj\u0105 ucieczk\u0119 tlenu z badanej ceramiki piezoelektrycznej, co jest oznak\u0105 psucia si\u0119 materia\u0142u. W odleg\u0142o\u015bci ok. 100 km od powierzchni Ziemi panuje ci\u015bnienie oko\u0142o milion razy mniejsze ni\u017c na naszej planecie, a zatem ci\u015bnienie parcjalne tlenu jest bliskie zeru. Dla por\u00f3wnania: proces elektrodegradacji z ucieczk\u0105 tlenu z ceramiki piezoelektrycznej, zachodz\u0105cy na Ziemi przy du\u017co wi\u0119kszym ci\u015bnieniu parcjalnym tlenu, w zasymulowanych warunkach pr\u00f3\u017cni kosmicznej nast\u0105pi\u0142 b\u0142yskawicznie \u2013 t\u0142umaczy dr Iwona Lazar.<\/p>\n

Na w\u0142a\u015bciwo\u015bci piezoelektryk\u00f3w wp\u0142ywa niekorzystnie r\u00f3wnie\u017c wysoka temperatura, kt\u00f3ra przyspiesza proces elektrodegradacji ceramiki, a nawet ca\u0142kowicie niszczy jej dzia\u0142anie. Fizyczka wyja\u015bnia, \u017ce cho\u0107 w kosmosie jest raczej zimno, to w przypadku urz\u0105dze\u0144 wystawionych na bezpo\u015brednie dzia\u0142anie promieni s\u0142onecznych, czynnik ten mo\u017ce mie\u0107 kolosalne znaczenie.<\/p>\n

Dr Iwona Lazar podkre\u015bla, \u017ce wyniki przeprowadzonych przez ni\u0105 bada\u0144 nie s\u0142u\u017c\u0105 wy\u0142\u0105cznie kosmicznym zastosowaniom i z powodzeniem mo\u017cna je wykorzysta\u0107 do ulepszania materia\u0142\u00f3w i sprz\u0119t\u00f3w u\u017cywanych w ziemskich warunkach.<\/p>\n

Poniewa\u017c wkroczyli\u015bmy ju\u017c w er\u0119 komercyjnych lot\u00f3w kosmicznych (cho\u0107 wci\u0105\u017c na do\u015b\u0107 skromn\u0105 skal\u0119, ograniczon\u0105 finansowymi mo\u017cliwo\u015bciami wi\u0119kszo\u015bci ludzi) i wielkimi krokami zbli\u017camy si\u0119 do za\u0142ogowych misji na inne cia\u0142a niebieskie, powinni\u015bmy my\u015ble\u0107 o tym, jak sprawdzi si\u0119 we wszech\u015bwiecie nasz sprz\u0119t elektroniczny. Rozwa\u017canie, czy nasz smartfon przetrwa wycieczk\u0119 poza Ziemi\u0119, nie jest bynajmniej abstrakcyjne.<\/p>\n<\/div>\r\n <\/div>\r\n <\/div>[\/vc_column][\/vc_row]<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

[vc_row][vc_column][vc_empty_space][\/vc_column][\/vc_row][vc_row][vc_column width=”1\/3″ css=”.vc_custom_1620308023905{background-color: #eaeaea !important;}”][vc_btn title=”CYKL \u201eSWOBODA BADA\u0143 \u2013 NAUKA DLA PRZYSZ\u0141O\u015aCI\u201d” style=”classic” shape=”square” color=”blue” size=”sm” align=”right” css=”.vc_custom_1620714581867{margin-top: 4px !important;margin-right: 0px !important;border-top-width: 0px !important;border-right-width: 0px !important;padding-top: 0px !important;padding-right: 0px !important;}” link=”url:https%3A%2F%2Fus.edu.pl%2Finicjatywadoskonalosci%2Fswoboda-badan-nauka-dla-przyszlosci%2F|||”][\/vc_column][vc_column width=”2\/3″][vc_column_text css=”.vc_custom_1682407826389{margin-bottom: 0px !important;border-bottom-width: 0px !important;padding-bottom: 0px !important;padding-left: 10px !important;}”] dr Iwona Lazar [\/vc_column_text][vc_row_inner css=”.vc_custom_1620304473772{margin-top: 0px !important;border-top-width: 0px !important;padding-top: 0px !important;}”][vc_column_inner width=”2\/3″][vc_empty_space height=”2px” css=”.vc_custom_1620304425731{background-color: […]<\/p>\n

Read More…<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":3279,"featured_media":2776,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_expiration-date-status":"","_expiration-date":0,"_expiration-date-type":"","_expiration-date-categories":[],"_expiration-date-options":[]},"categories":[10,19,14],"tags":[],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/us.edu.pl\/idb\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2769"}],"collection":[{"href":"https:\/\/us.edu.pl\/idb\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/us.edu.pl\/idb\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/us.edu.pl\/idb\/wp-json\/wp\/v2\/users\/3279"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/us.edu.pl\/idb\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=2769"}],"version-history":[{"count":5,"href":"https:\/\/us.edu.pl\/idb\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2769\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":2950,"href":"https:\/\/us.edu.pl\/idb\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2769\/revisions\/2950"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/us.edu.pl\/idb\/wp-json\/wp\/v2\/media\/2776"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/us.edu.pl\/idb\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=2769"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/us.edu.pl\/idb\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=2769"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/us.edu.pl\/idb\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=2769"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}