Repüléstechnikai alkalmazásokhoz fejleszt szerkezeti anyagokat megújuló nyersanyagforrásból származó polimerből Toldy Andrea Bolyai-ösztöndíjas műegyetemi kutató.

„A szigorodó biztonsági előírások miatt egyre nagyobb az ipar igénye olyan kompozitok előállítására, amelyek a repüléstechnika szigorú mechanikai és égésgátlási követelményeit egyaránt kielégítik, e mellett megújuló nyersanyagforrásból származnak, és az életciklusuk végén újrahasznosíthatók vagy akár biodegradálhatók” – fejtette ki Toldy Andrea, a BME Gépészmérnöki Kar Polimertechnika Tanszék adjunktusa, akit 2015-ben az MTA már második alkalommal részesített a Bolyai János Kutatási Ösztöndíjban (dolgozatának címe: „Megújuló polimer kompozit szerkezeti anyagok fejlesztése repüléstechnikai alkalmazásokhoz” – a szerk.).

A fiatal mérnök térhálós polimer rendszerek fejlesztésével foglalkozik: jelenleg az egyik fő kutatási területe a megújuló forrásból származó új polimer komponensek előállítása. E mellett polimerek, főként epoxigyanták (kétkomponensű, hőre keményedő műszaki polimerek), cianát észterek és a belőlük készült szálerősített kompozitok környezetbarát égésgátlását, és a polimerek értéknövelő újrahasznosítását vizsgálja. „Napjainkban jelentősen nő az epoxigyanta-kompozitokból előállított, fémek helyettesítésére is alkalmas, nagy mechanikai terhelésnek kitett alkatrészek alkalmazása a repülőgépiparban. A fémes szerkezeti anyagokhoz képest előnyük a kis sűrűség, illetve a megnövelt szilárdság és merevség a teherviselés kitüntetett irányában. Kutatásaimban szálerősített kompozitok létrehozásához használom fel az előállított nagy hőállóságú, égésgátolt polimer mátrixot” – tette hozzá a BME díjazott kutatója. Várakozásai szerint ezen innovatív kompozit felhasználásával jelentős tömegcsökkenés érhető el a repülőgépek esetében, kisebb üzemanyag-fogyasztást és környezetterhelést eredményezve. A nagyobb fokú hőstabilitás és csökkent éghetőség pedig várhatón hozzájárul a légi közlekedés biztonságosabbá tételéhez.

Égésgátolt epoxigyanta próbatest éghetőségének vizsgálata kónikus kaloriméterrel 50 kW/m2 hőfluxus alkalmazásával

Toldy Andrea 2000-ben kapcsolódott be a BME Vegyészmérnöki és Biomérnöki Kar Szerves Kémia és Technológia Tanszéken egy Marosi György vezette kutatócsoport munkájába, ahol epoxigyanták és kompozitjaik környezetbarát égésgátlását vizsgálta. E témát viszi részben tovább Bolyai-ösztöndíjasként: „először összevetjük a kereskedelmi forgalomban kapható megújuló, és referencia kőolaj-alapú epoxigyanta monomereket az általunk korábban előállított glükóz-alapú monomerekkel, majd kiválasztjuk a kompozitok készítéséhez leginkább megfelelő polimereket. A következő lépésben az alkalmazandó megújuló szálerősítést jelöljük ki, amely mellett referenciaként szénszálat fogunk használni. Égésgátlóként a saját szabadalmi eljárás szerint előállított, illetve kereskedelmi forgalomban kapható foszfortartalmú égésgátlókat fogunk alkalmazni” – árulta el a támogatási időszakra tervezett kísérleteiről. „A repüléstechnikában elengedhetetlen a beltéri alkalmazásokhoz a legalább 120°C feletti, a szerkezeti anyagoknál a legalább 180°C-ot meghaladó ún. üvegesedési átmeneti hőmérséklet (az a hőmérséklet, amely alatt a molekulaláncok mozgékonysága kicsi, a polimer pedig üvegszerű állapotban van). Indokolt esetben megvizsgálom a cianát észter típusú reaktív adalékok alkalmazhatóságát az epoxigyanták termikus stabilitásának és üvegesedési hőmérsékletének növelésére” – részletezte. Andrea mechanikai, termikus és égésgátlási vizsgálatokkal fogja jellemezni az előállított kompozitokat, és konkrét ipari alkalmazásokban használható prototípusok elkészítését is tervezi a Bolyai-ösztöndíj időszakában.

Toldy Andrea úgy véli, hogy mérnökként egy kutatónak előnyös, ha van élő kapcsolata az iparral. „Mindig az iparban szerettem volna dolgozni olyan alkalmazott kutatási területen, ahol a gyakorlatban is hasznosítható mérnöki alkotómunkát végezhetek. Az egyetemen töltött évek alatt azonban azt tapasztaltam, hogy az érdekes ipari feladatok sokszor az egyetemen ’landolnak”. A BME fiatal oktatója már PhD-hallgatóként részt vett európai uniós fejlesztési projektekben, majd később önálló kutatóként kutatócsoportjával olyan ipari vállalatóriások számára fejlesztettek új polimer kompozitokat az EU Clean Sky keretprogramján belül, mint például az Airbus Space and Defence és a Dassault Aviation. A Műegyetemen főként tudományos munkát végez, ám az oktatásba is bekapcsolódik, hiszen diákokat von be a kutatási feladatokba. Főként gépész- és vegyészmérnök-hallgatókkal dolgozik együtt ipari fejlesztéseken: „a szakmai ismereteken túl a fiatal mérnökök így megtanulják azt is, hogyan kell csapatban dolgozni és bemutatni a tudományos eredményeiket a közönség előtt”.

Beltéri repüléstechnikai alkalmazásra előállított jutaszál erősítésű szendvicskompozit hajlítóvizsgálata

Toldy Andrea elsőként 2009-ben nyerte el az MTA Bolyai János Kutatási Ösztöndíját. Gyermekei születése után komoly eséllyel indult a legjobb pályamunkáknak járó Bolyai Plakett kitüntetéséért is. 2015-ben második alkalommal kapta meg a díjat. „Remélem, hogy a következő három évben közelebb jutunk ahhoz, hogy a megújuló kompozitok és égésgátlásuk terén elért eredmények a gyakorlatban is hasznosuljanak, hozzájárulva ezzel a repülés zöldebbé és biztonságosabbá tételéhez” – zárta gondolatait Toldy Andrea.

- TZS -