Az újrahasznosítható polimer kompozitokban rejlő lehetőségeket és a környezetbarát égésgátlást kutatja Toldy Andrea, a BME GPK Gábor Dénes-díjas kutatónője.

„Mérnökként és kutatóként egyaránt nagyon nagy megtiszteltetés a díj, egyben pozitív visszajelzés a kutatócsoportunk eddigi munkájával kapcsolatosan és felelősség is a jövőre nézve” – fogalmazott Toldy Andrea, a BME Gépészmérnöki Kar (BME GPK) Polimertechnika Tanszékének egyetemi tanára. A vegyészmérnök kutató a polimerek és kompozitjainak technológiai célú alkalmazása és gyakorlati megvalósítása terén folytatott sokirányú, eredményes kutatómunkájáért, a megújuló forrásból származó epoxigyanta kompozitok előállításáért és epoxigyanták környezetbarát égésgátlásáért, a multifunkcionális bevonattal értéknövelt polimer rendszerek egylépéses előállítása terén végzett kutatásaiért, valamint a polimerek éghetőségi paramétereinek előrejelzésére alkalmas mesterséges neurális hálón alapuló algoritmus létrehozásáért Gábor Dénes-díjban részesült.

Az elismerést Czigány Tibor, a BME rektora nyújtotta át Toldy Andreának a Magyar Tudományos Akadémia Dísztermében.

(A díjátadó eseményéről a bme.hu egy korábbi összeállításban tudósított – szerk.)

Toldy Andrea átveszi a Gábor Dénes-díjat Czigány Tibortól, a BME rektorától az MTA Dísztermében

Toldy Andrea már általános iskolában a kémia bűvkörébe került, rendszeresen részt vett országos kémiaversenyeken. Mivel mindig is a gyakorlati alkalmazások érdekelték, kézenfekvő volt, hogy a szegedi Radnóti Miklós Kísérleti Gimnázium kémia tagozata után a Műegyetem Vegyészmérnöki Karán folytassa a tanulmányait. Döntésében nagy szerepet játszott a Műegyetem nyílt napján szerzett pozitív tapasztalat. Előbb vegyészmérnöki diplomát szerzett, majd PhD-fokozat megszerzése után a BME Gépészmérnöki Kar Polimertechnika Tanszékén lett oktató-kutató, 2022-től pedig a Polimer kompozitok és orvostechnikai eszközök kutatócsoport vezetője.

Toldy Andrea professzori székfoglaló előadása a Műegyetemen 2022 novemberében

Szakterülete a fenntartható polimerek rendszerek fejlesztése. Több gyakorlatban is megvalósuló eljárást alkotott meg polimerek és kompozitjaik környezetbarát égésgátlására. Repüléstechnikai ipari partnerekkel (pl. Airbus Defence and Space, Dassault Aviation) együttműködve környezetbarát megoldásokat közlekedés fenntarthatóbbá tételére.

Jelenlegi kutatásaiban egyebek mellett élettartamuk végén tervezetten újrahasznosítható összetett polimer szerkezeti anyagok fejlesztésével foglalkozik. „A nagyteljesítményű kompozit rendszereknél általában térhálós polimereket használnak mátrixanyagként az előnyös tulajdonságaik (például magasabb hőállóság, jobb alaktartás stb.) okán. Ezen anyagok gyártása, feldolgozása és újrahasznosítása a hőre lágyuló műanyagokhoz képest eltérő eljárást igényel, élettartamuk is hosszabb. Egyre szélesebb körben és nagyobb mennyiségben alkalmazzák ezeket a térhálós polimereket, így az újrahasznosításuk is egyre időszerűbb kérdéssé vált. Ám jelenleg még csak korlátozottan állnak rendelkezésre olyan technológiák, amelyek alkalmasak a szálerősítésű polimer kompozitok nagyüzemű újrahasznosítására. Olyan innovatív polimerek és kompozitok kifejlesztésére van szükség, amelyek lehetővé teszik a polimer mátrixok, szálak és adalékanyagok, köztük az égésgátlók könnyű visszanyerését és újrahasznosítását, hozzájárulva ezzel a körkörös gazdaság megteremtéséhez” – hangsúlyozza szakterülete jelentőségéről Toldy Andrea.

2011-ben a francia Ludvik Leibler és kutatócsoportja létrehozta a polimerek egy új családját, az ún. vitrimereket, amelyek az üvegesedési átmeneti hőmérséklet alatt a térhálós rendszerekhez hasonlóan viselkednek, azonban az ún. vitrimer átmeneti hőmérséklet felett a hőre lágyuló műanyagokhoz hasonlóan újrahasznosíthatók, újra feldolgozhatók. Ezt a hő hatására létrejövő reverzibilis térhálósodás teszi lehetővé, amely a kovalens kötések dinamikus átrendeződésével valósul meg. Toldy Anna és kutatótársai (Pomázi Ákos, Poór Dániel, Geier Norbert) egy közös kutatási projekt keretein belül a Mallinda nevű amerikai cég vitrimereinek fejlesztésén dolgoznak, amelyek magas üvegesedési hőmérsékletüknek köszönhetően jó eséllyel helyettesíthetik az epoxigyantákat a szerkezeti kompozitokban.

Toldy Andrea 2022-ben az MTA székház Dísztermében, a női kutatók szerepéről szóló kerekasztal-beszélgetésen, a Magyar Tudomány Ünnepe programsorozat részeként

Toldy Andrea további aktualitásokat is megosztott kutatásai kapcsán: Kovács Zsófia PhD-hallgatójával olyan hőre lágyuló, poliamid 6 alapú, szénszállal erősített kompozitok fejlesztésén dolgoznak, amelyek egyrészt térhálós kompozitok feldolgozás-technológiájával gyárthatók, másrészt élettartamuk végén is könnyen hasznosíthatók. „Hatékony égésgátlásuk miatt e rendszereknek nagy hasznát vehetik a biztonsági szempontból különösen kritikus közlekedési iparágban.” A kutatók a PEMÜ Zrt-vel együttműködve a hosszúszálas erősítésű kompozitok szerszámban történő bevonására in-situ polimerizálódó poliamid alapú bevonatot fejlesztettek, amely oltalmára 2022-ben magyar szabadalmat nyújtottak be.

A fentiek mellett Toldy Andrea több kutatóprojektben más karokkal is együttműködik: a BME VBK kutatóival közösen égésgátolt epoxigyanta kompozitokból fejlesztenek elektromos járművek akkumulátora számára külső borítást. Ipari partnerrel közösen dolgoznak magas hőállóságú csomagolóanyag előállításán újrahasznosított PET anyagból. A közelmúltban pedig bekapcsolódott a BME Építőmérnöki Karon zajló szakmai feladatokba: a dunai műanyaghulladékok elemzése és újrahasznosítása témakörében kutatnak közösen a két kar szakemberei.

Toldy Andrea fő profilja a kutatás, ám a tudományos munka mellett oktat is. „Igyekszem a hallgatóknak minél korábban, akár már a mester- és alapképzés során is megmutatni a kutatásban rejlő lehetőségeket. A projektek eredményeit, a szakirodalmi újdonságokat és a Horizon Europe bírálóként szerzett szakmai tapasztalataimat is beépítem az előadásaimba” – jegyezte meg Toldy Andrea, aki az egyetemi kutatói lét egyik legnagyobb előnyének nevezte, hogy fiatalokkal dolgozhat együtt. Rendszerint olyan TDK-, szakdolgozat- és diplomamunka-témákat hirdet meg, amelyek valamilyen kutatási vagy ipari projekthez kapcsolódnak.

Toldy Andrea átvette egyetemi tanári kinevezését Novák Katalin köztársasági elnöktől

Egyetemi oktatói-kutatói feladatain túl a tudományos közéleti munkából is kiveszi részét Toldy Andrea. Tagja a Fiatal Kutatók Akadémiájának és a BME Tehetségsegítő Tanácsának, kari GEP-összekötőként (Gender Equality Plan) képviseli a fiatal kutatók érdekeit, emellett aktív szerepet vállal a kisgyermekes kutatók fenntarthatóbb életpályamodelljét támogató kezdeményezésekben. Toldy Andrea L'ORÉAL-UNESCO-ösztöndíjasként fontosnak tartja a STEM tudományterületek népszerűsítését a középiskolás lányok között. Ennek okán rendszeres szervezője többek között a BME GPK Polimertechnika Tanszékén tartott Lányok Napja rendezvényeknek.

„Az megoldandó ipari kihívások folyamatos inspirációt jelentenek a kutatómunkában, és a gyakorlati hasznosuláson túl akár fontos alapkutatási eredményeket szolgáltathatnak.” – osztotta meg motivációjáról a kutató. Oktató-kutatóként arra buzdítja a fiatalokat, hogy az ipari tapasztalatszerzés mellett használják ki az egyetemi képzés idején adódó lehetőségeket is. Pályázzanak külföldi ösztöndíjakra, tanuljanak nyelveket, próbálják ki magukat a TDK-n, vegyenek részt a szakkollégiumok és versenycsapatok munkájában, programjain. Saját élményeit osztotta meg jó példaként: „A vegyészmérnöki képzés során én egy félévet töltöttem a Bécsi Műszaki Egyetem, a diplomamunkámat pedig Franciaországban, Lille-ben írtam Erasmus-ösztöndíjjal. Több BEST (Board of Europen Students of Technology) és ATHENS (Advanced Technology Higher Education Network) nyári egyetemen, továbbképzésen részt vettem, a szakmai gyakorlatomat pedig Ljubljanában töltöttem az IAESTE (International Association for the Exchange of Students for Technical Experience) szervezésében. Ezek amellett, hogy máig fennálló szakmai kapcsolatokat eredményeztek, olyan meghatározó élettapasztalatok voltak, amelyeket a mai napig hasznosítani tudok.”

TZS-KJ

Fotó: Geberle B., Sándor-palota - Kommunikációs Igazgatóság, Szigeti Tamás – mta.hu