Dynamiczny rozwój techniki, zapotrzebowanie na materiały spełniające określone funkcje oraz troska o środowisko naturalne powodują, że w ostatnich latach obserwuje się szczególne zainteresowanie wielofunkcyjnymi, tzw. inteligentnymi materiałami. Potrafią one zmieniać pewną właściwość w odpowiedzi na zmianę czynnika zewnętrznego, a z kolei ta zmiana może być użyta do sterowania. W praktyce potrafią one łączyć funkcję czujnika i przekaźnika czy regulatora, umożliwiając innowacyjne zastosowania, zmniejszenie masy oraz miniaturyzację wyrobu. Do tej grupy należą stopy, polimery i kompozyty z pamięcią kształtu, szkło metale, reologiczne ciecze, Gumo metale.
Projektanci mają świadomość, że dostępne materiały konstrukcyjne o wysokiej wytrzymałości zazwyczaj nie mają dobrych cech sprężystych, z kolei materiały o wysokiej sprężystości mają niskie parametry wytrzymałościowe.
Na początku XX wieku w ośrodku badawczym Toyoty w Japonii opracowano unikalny stop na bazie tytanu β, łączący wysoką wytrzymałość z doskonałą sprężystością, który nazwano Gum Metal. To stop o składzie Ti-36Nb-2Ta-3Zr-0.3O, bez Ni, a tym samym wyższej biozgodności od wielofunkcyjnych stopów z pamięcią kształtu TiNi, którymi zajmowałam się podczas PostDoc-u w Japonii (2004-2006); wyniki zamieściłam w rozprawie habilitacyjnej (2010) oraz opublikowałam w artykułach JCR- mówi dr hab. Elżbieta Pieczyska, prof. IPPT w Warszawie.
Kontakty naukowe w Japonii pomogły w nawiązaniu współpracy z ośrodkiem badawczym Toyoty i pozyskaniu próbek innowacyjnego stopu Gum Metal, a obiecujące wyniki badań wstępnych przyczyniły się do przyznania projektu NCN (2015-2018) oraz oryginalnych rezultatów badań sprzężeń termomechanicznych, które dla tego stopu nigdzie nie były prowadzone. Publikacje w renomowanych czasopismach naukowych i prezentacje na międzynarodowych konferencjach oraz seminariach, m.in. w Japonii, zaowocowały pobytem Invited Professor w Fukuoka University oraz kolejnym projektem NCN (2018-2021), gdzie zaproponowałam program badań dynamicznych tego stopu, realizowanych w układzie prętów Hopkinsona, prowadzonych we współpracy z Wojskową Akademią Techniczną WAT – dodaje prof. Elżbieta Pieczyska.
Otrzymane w ramach projektu efekty sprzężeń termomechanicznych są cennym wkładem do dotychczasowego stanu wiedzy, ponieważ dostarczają nowych jakościowych i ilościowych danych w kierunku wyjaśnienia mechanizmów odkształcania stopu Gum Metal, m.in. pozwalają odróżnić procesy dyssypacyjne. Rezultaty przyczynią się do kolejnych aplikacji w przemyśle biomedycznym, np: na implanty, gdzie oszacowanie zmian temperatury jest istotne, oraz przemyśle motoryzacyjnym i lotniczym, gdzie wysokie prędkości są często stosowane.
Jednym z ważnych kierunków zastosowań stopu Gum Metal są korekcyjne druty aparatów ortodontycznych, których producentem jest firma Morita w Tokio, a dystrybutorem Ortofan w Warszawie.
Krajowe i międzynarodowe środowisko naukowe docenia unikatowość prowadzonych prac. W 2020 mój doktorant Karol Golasiński obronił dysertację w tej tematyce oraz wygrał konkurs Japońskiego Towarzystwa Popierania Wiedzy JSPS na PostDoc w University of Tsukuba (City of Science). Pozwoli to otrzymać zmodyfikowany stop Gum Metalu w Japonii oraz przeprowadzić wspólne badania, także w Polsce, ze znanymi na świecie badaczami tego innowacyjnego materiału – podsumowuje Elżbieta Pieczyska;
