Instytut Podstawowych Problemów Techniki PAN

Zapraszamy na zwiedzanie laboratorium, w którym zagłębimy się w świat zaawansowanej mikroskopii i precyzyjnych narzędzi badawczych.

Podczas wydarzenia uczniowie będą mieli okazję:

• zobaczyć mikroskop elektronowy (SEM) w akcji – urządzenie, które pozwala zajrzeć w strukturę materiałów z dokładnością do nanometra,
• poznać, jak działa nanoindenter – czyli mikroskopijny „młotek” do badania twardości,
• odkryć, jak dzięki wiązce jonowej (FIB) można „przeciąć” metal z precyzją atomową,
• sprawdzić, jak z pomocą EDS i EBSD można poznać skład chemiczny i układ krystaliczny materiału.

To nie tylko pokaz nowoczesnej technologii – to podróż do świata, którego gołym okiem nie widać, a który decyduje o wytrzymałości, właściwościach i przyszłości nowoczesnych materiałów.

Uczniowie dowiedzą się czym są ultradźwięki. Zrozumieją dlaczego wykorzystując zjawisko echa można sprawdzić jak wygląda nasze ciało w środku. Będą mieli możliwość obsługiwać standardowe ultrasonografy, takie jak widzą w gabinetach medycznych. Pozwoli im to zrozumieć, że badania ultrasonograficzne są przyjazne również dla małych pacjentów. Uczestnicy spotkania wcielą się również w rolę diagnostów i przeprowadzą badania ultrasonograficzne specjalnych „pacjentów”. Sami odpowiedzą na pytanie dlaczego  źle się oni czują.

Nabłonek (epithelium) lub tkanka nabłonkowa to cienka, ciągła, ochronna warstwa komórek z niewielką ilością macierzy pozakomórkowej.

Procesy biologiczne, takie jak embriogeneza, gojenie się ran i powstawanie nowotworu, opierają się na zdolności komórek nabłonkowych do koordynowania swojej aktywności mechanicznej w skalach długości, które są o rzędy wielkości większe niż rozmiar komórki. Chociaż proces ten jest regulowany przez różne ścieżki sygnałowe, niedawno stało się oczywiste, że tę koordynację można zrozumieć za pomocą narzędzi fizycznych, z których wybitnym przykładem jest porządek ciekłokrystaliczny. Są epithelia zawierające tylko jedną warstwę, złożoną z 4-, 5-, 6-, 7-, 8-kątów.

F.T. Lewis wykazał eksperymentalnie, że siedmiokąt jest średnio dzielącą się komórką, zaś płaszczyzna dzielenia (ang. division plane) dotyka środka granicy sąsiedniego pięciokąta i sześciokąta,.  A. Lissowski i N. Rivier podali matematyczne uzasadnienie związku wykrytego doświadczalnie przez Lewisa: między przeciętną powierzchnią  komórki dwuwymiarowej a liczbą n krawędzi tej komórki zachodzi związek , przy czym , zaś  tkanka zawiera  f  komórek zajmujących pole .

Przemiana heksatyczna (Nobel 2016) to  fazowa przemiana dwuwymiarowa z cieczy do kryształu. L. Giomi ze współpracownikami napisał szereg prac na temat: "hexatic-epithelium-cancer". Modele obliczeniowe sugerują, że porządek heksatyczny może służyć do opisu zbiorowej migracji komórek..W fazie hexatic zostają tylko nieliczne gęstości dyslokacji pięcio- i siedmiokątów pośród  przeważających sześciokątów.

Po zapoznaniu z tymi pracami proponujemy własne uwagi. Kolorowe obrazy pozwalają lepiej zrozumieć fazę heksatyczną: z izotropowej cieczy powstają kryształy o strukturze sześciokątnej,

Spotkanie dla uczniów poświęcone będzie nowoczesnym technologiom wykorzystywanym w medycynie, ze szczególnym uwzględnieniem druku 3D i technologii elektroprzędzenia. Uczestnicy wezmą udział w wykładzie oraz warsztatach, podczas których poznają inteligentne materiały opracowywane z myślą o zastosowaniach biomedycznych. Dowiedzą się, czym są materiały inteligentne i jakie właściwości muszą posiadać, aby mogły być wykorzystywane np. w regeneracji tkanek. Zostanie przedstawiona technologia druku 3D i proces elektroprzędzenia jako narzędzia do tworzenia trójwymiarowych struktur o precyzyjnie zaprojektowanej geometrii.

Na przykładzie międzynarodowego projektu badawczego SmartPiezo (M-ERA.NET 2024) omówione zostaną konkretne zastosowania tych technologii - m.in. tworzenie wielofunkcyjnych, inteligentnych rusztowań polimerowych, które wspomagają regenerację chrząstki i tkanki kostnej. Uczniowie zobaczą, jak nowoczesna nauka łączy różne dziedziny - chemię, inżynierię materiałową i medycynę – w celu poprawy jakości życia pacjentów. Spotkanie ma na celu nie tylko przekazanie wiedzy, ale także zainspirowanie młodych ludzi do odkrywania świata nauki i technologii

Metamateriał  - z greckiego μετά – meta, czyli „poza” oraz łacińskiego słowa materia („materia” lub „materiał”), to rodzaj tworzywa zaprojektowanego tak, aby miał specjalną właściwość. Jest ona rzadko obserwowana w materiałach występujących w naturze i pochodzi nie tyle z właściwości materiałów bazowych, ile z ich nowo zaprojektowanych struktur. Metamateriały - to zazwyczaj kompozyty, wykonane z wielu składników, takich jak metale, tworzywa sztuczne, minerały i betony. Są one o zazwyczaj ułożone w powtarzające się wzory, w małych skalach. Ich kształt, geometria, rozmiar, orientacja i układ nadają im „inteligentne” właściwości, pozwalające na manipulowanie falami elektromagnetycznymi, akustycznymi, a nawet sejsmicznymi, poprzez blokowanie, pochłanianie, wzmacnianie lub uginanie fal, tak aby osiągnąć korzyści wykraczające poza to, co jest możliwe w przypadku zwykłych materiałów. Metamateriały akustyczne pozwalają na kontrolę, kierowanie i manipulacje dźwiękiem w postaci odpowiednich fal w gazach, cieczach i ciałach stałych. Wielorakie zastosowania betonu wymagają stworzenia rożnych odmian tego tworzywa, warunkowanych głównie rodzajem cementu i kruszywa: beton budowlany, beton izolujący od hałasu, tworzywo do budowy szos, i do przechowywania odpadów radioaktywnych. W celu ochrony przyrody powstają nowe materiały, technologie i redukuje się ilość odpadów produkcyjnych.