Téma
Doktorand Patrik Sokola z FCH VUT o výzkumu fotovytvrditelných suspenzí: Baví mě wow efekt při nových objevech
Jaké výzvy přináší výzkum keramických materiálů a jak může inovativní přístup pomoci zlepšit jejich vlastnosti? Patrik Sokola, doktorand z Ústavu chemie materiálů Fakulty chemické Vysokého učení technického v Brně, se věnuje studiu fotovytvrditelných keramických suspenzí s nanočásticemi oxidu zirkoničitého. Zkoumá jejich reologii, stabilitu a možnosti využití v 3D tisku. Spolu se svým školitelem Petrem Ptáčkem vyvinuli nový reologický model, který pomáhá přesněji předpovídat tokové chování těchto materiálů. Za svou práci byl nominován na prestižní ocenění Jean-Marie Lehn Prize for Chemistry. V rozhovoru prozradil, co ho na výzkumu fascinuje a jaké aplikace může přinést do praxe.
Patriku, můžete nám přiblížit svůj výzkum a jeho význam?
Zabývám se studiem fotovytvrditelných suspenzí s nanočásticemi oxidu zirkoničitého – zkoumám jejich reologii, stabilitu a aglomeraci částic. Aktuálně mám optimalizované složení suspenzí a testuji je pro 3D tisk na fakultní DLP tiskárně. Běžným problémem je sedimentace částic. Jak může být měření přesné, když polovina částic dosedimentuje ke dnu? Stabilita suspenzí byla řešena v rámci stability při měření reologie v soustředných válcích. U DLP tisku je stabilita zkoumána často – většinou „primitivnějšími“ metodami – sleduje se sedimentace částic v odměrném válci v čase, tzv. okometricky. Díky odstředivce LUMiSizer jsme zjistili, že naše suspenze jsou vysoce stabilní a vydrží se nepohnout několik měsíců.
Kromě nového přístupu k měření stability jsme vyvinuli i nový reologický model, který jsme porovnali s jinými a prokázali jeho vysokou přesnost. Dlouhodobým cílem je pak rozšířit výzkum na pastovité suspenze s nano i mikročásticemi, což otevírá prostor pro další aplikace, zejména v oblasti 3D tisku keramiky.
Co vás na práci nejvíce baví a co je naopak největší výzva?
Baví mě volnost – školitel mi nechává volnou ruku v experimentech – a ten „wow efekt“, když se objeví něco nového. A samozřejmě možnost cestování. Výzvou je zdlouhavá byrokracie a obecně podfinancování vědy.
Byl nějaký moment během výzkumu, který vás obzvlášť překvapil nebo nadchl?
Když jsme se školitelem odvodili nový model a všechna data, která jsem měl, vykazovala vysokou korelaci, říkal jsem si: „To snad ani není možné.“ Pomáhá i to, že ta měření jsou poměrně rychlá. Za dva až tři týdny dokážu získat dostatek dat a průběžně je vyhodnocovat. Když výsledek odpovídá očekávání, je to velmi uspokojující. A když se něco nepovede, dá se to vidět téměř okamžitě.
Kromě toho mě nadchla i stáž v Chorvatsku na University of Zagreb, kde jsme pracovali na přípravě porézní keramiky. Začali jsme přidávat odpadní materiály do keramiky, ale zjistili jsme, že to vytváří obrovské póry. Nakonec jsme tento materiál využili ke zlepšení vlastností porézní keramiky a zvýšení pórovitosti, což se ukázalo jako velmi úspěšné. Momentálně o tom píšu příspěvek na konferenci Nanocon v Brně.
Zažil jste nějaký vědecký „fuck-up“?
Na doktorátu zatím nic výrazného – raději zaklepu. Ale při diplomce jsem zažil situaci, která byla spíš děsivá než vtipná. LUMiSizer funguje tak, že se do něj vloží kyveta a vše se odstředí. Moje suspenze však obsahovaly epoxidovou pryskyřici, která ráda leptá polykarbonát. Když jsem tedy naplnil všech 12 pozic a spustil měření, na obrazovce se objevily podivné čáry. Říkal jsem si: „To bude nějaký zajímavý jev“. Po otevření přístroje jsme zjistili, že epoxid kompletně rozleptal kyvety, prskl dovnitř a začal téct do elektroniky. Tehdy mě polil pot Následovaly dvě hodiny intenzivního čištění a naštěstí elektronika přežila.
Ještě starší fail byl na mém prvním praktiku z fyziky. Měl jsem pracovat s elektronickým kyvadlem, které měřilo periodu kmitu. Natáhl jsem ho, pustil – a nic. První praktikum na vysoké, stres! Přišla vedoucí a zjistili jsme, že kyvadlo nebylo zapojené do zásuvky. Pak jsme měli postupně vychylovat kyvadlo až do 90 stupňů. Vychýlil jsem – a bum. Spadlo. Strašně jsem se bál to někomu říct, tak jsem hodinu a půl kyvadlo ručně rozhýbával a měřil pohyb. Nakonec jsem ho nějak „nakonfiguroval“ zpátky a doufal, že další student ho hned nerozbije. Kyvadlo tam snad stále je, takže jsem ho asi úplně nezničil. Doufám, že je to už promlčené.
Co vás přivedlo ke studiu chemie?
Od základky jsem chodil na chemické olympiády, velkou roli hrála skvělá paní učitelka a samotná krása chemie. Už v šesté třídě, kdy jsme začali s chemií, jsem si říkal: „Wow, tohle je vidět.“ Matematika je skvělá, ale pořád je to jen na papíře. Naše učitelka se nebála něco zapálit nebo odpálit, což bylo pro dítě fascinující. Nejprve člověk jen vidí, že to bouchlo nebo změnilo barvu, ale pak začne přemýšlet – Proč? Co za tím je? Postupně něco pochopí na střední, něco na fakultě a něco ještě ne. Možná s Ph.D. to už pochopím.
Udělal jsem si i pedagogické minimum, baví mě odborné vzdělávání. Pomáhám například kolegovi s jeho výzkumem, který je úplně mimo můj obor – baví mě učit se něco nového, brainstormovat, ponořit se do problému.
A proč zrovna FCH VUT?
Rozhodoval jsem se mezi více školami v různých městech, ale tady v Brně je studium nejvíce zaměřené na chemii bez zbytečných odboček. Nejvíc mě zaujaly materiály – na střední člověk ještě přesně neví, jaký obor si vybrat, je to taková facka. Chemie má mnoho směrů, organika mě nikdy nelákala, takže jsem to postupně zúžil na materiály. Když jsem si přečetl o materiálovém ústavu na VUT, byla to jasná volba.
Jaké klíčové dovednosti podle vás potřebuje úspěšný chemický výzkumník?
Určitě kritické a otevřené myšlení, schopnost občas přemýšlet mimo zaběhnuté rámce. Dále je třeba být průbojný a nebát se napsat této instituci o materiál, tamté zase o schůzku kvůli měření na jejich přístroji.
Co pro vás znamená nominace na Jean-Marie Lehn Prize for Chemistry?
Je to pro mě milé ocenění dosavadní práce a motivace pokračovat dál. Přihlásil jsem se, protože věřím, že můj výzkum má kvalitu, kterou lze prezentovat. Když je součástí ceny finanční odměna a stáž ve Francii podle vlastního výběru, řekl jsem si, proč to nezkusit. Ve výběru byli kvalitní vědci a prezentace byly vyrovnané. Člověk je v té keramice hrozně dlouho, pak někdo přijde s fluorescencí a řekne si: „Wow, to svítí, moje keramika nesvítí.“
Jak vidíte svoji budoucnost – věda nebo průmysl? Na čem byste chtěl ideálně pracovat?
Plánuji zůstat ve vědě a věnovat se pokročilé keramice. Rád bych zůstal v akademické sféře a šel na postdoc. Jedním z největších cílů v Česku je získat grant GA ČR nebo se na něm podílet. Pokud se na konci čtvrtého ročníku sejde, že mě ředitel ústavu bude chtít a zároveň se objeví vhodný projekt v oblasti keramiky, je mou prioritou zůstat na fakultě.
Kdybych měl neomezené finance a technologie, pokračoval bych v 3D formování keramiky s lepším přístrojovým vybavením. Momentálně zkoušíme tisknout keramiku na „hračce“ od Prusy, určené spíš na plastové díly. Ale právě v tom vidím sílu našeho výzkumu – ukázat, že vědu lze dělat i na běžně dostupných přístrojích.
Jak relaxujete po náročném dni v laboratoři?
Jsou dny, kdy relaxuji další prací. Ale jinak si rád s kamarády dám dýmku a zahraju si deskovky – to je pro mě ideální odpočinek.
Máte nějaký konkrétní vědecký vzor nebo inspiraci?
V keramických technologiích jsem měl štěstí na školitele. Inspirací je pro mě David Salamon z CEITEC VUT, který přemýšlí vědecky jinak a nekonvenčně. Můj aktuální školitel, profesor Petr Ptáček, je neuvěřitelná kapacita v oboru a jeho genialita a nápady mě vždy posouvají dál. A nesmím zapomenout na Michala Kalinu, mého diplomkového školitele, který se významně podílel na mém prvním odborném článku – zdravím, Michale! Inspirací jsou pro mě hlavně lidé kolem mě.
Zdroj: Fakulta chemická VUT
Chytrý obal napoví, zda je výrobek správně skladovaný
Inspiraci hledáme v přírodě, říká uznávaný vědec Josef Jančář
Betony bez cementu? Stavět lze i tak
Díky speciálnímu filtru z nanovláken mohou v Tanzanii čistit vodu
Cirkulární oblečení od Nilmore umožňuje používat vlákno opakovaně