Za tajomstvami materiálov

V rámci projektu navštívili tri triedy 6. ročníka ZŠ Pavla Marcelyho v Bratislave Ústav materiálov a mechaniky strojov SAV (ÚMMS SAV), kde sa oboznámili s potrebou výskumu v oblasti materiálového inžinierstva a strojárstva.

Cieľom projektu štyroch ústavov Slovenskej akadémie vied Nájdi v sebe vedca je priviesť deti k vede a získať ich záujem. Vedci z ÚMMS SAV, Ústavu pre výskum srdca, Chemického ústavu a Ústavu polymérov sa snažia deťom interaktívnou formou ponúknuť doplňujúce informácie zo života tak, aby priamo nadväzovali na učebné osnovy vybraných predmetov.

Vzorky všade okolo nás

Už úvodná prednáška vtiahla deti do tajov materiálov vyrobených ľudskou rukou. Tie sú totižto všade okolo nás a bez toho, aby sa neustále zlepšovali, by nebolo možné využívať ich v takej miere ako v súčasnosti. Najmä poznanie jednotlivých vlastností materiálov, ako sú hmotnosť, ohybová tuhosť, tepelná vodivosť, húževnatosť a tvrdosť uľahčuje prácu s nimi a ich inovatívne využitie. Deti sa dozvedeli aj o pôvode rôznych materiálov od praveku až po súčasnosť. V laboratóriu prípravy materiálov vysvetlili žiakom dôležitosť prípravy na pozorovania, ktorá pozostáva z rezania vzorky, zalievania, brúsenia a leštenia. Cieľom je získať dokonale hladký povrch. Ten umožňuje nahliadnuť do vnútornej mikroštruktúry materiálu a pochopiť, ako je táto štruktúra prepojená so samotnou výrobou daného materiálu. Následne je jednoduchšie popísať aj jej vplyv na vlastnosti. Žiakov zaujalo najmä leptanie vzoriek rôznymi chemikáliami, ale aj sledovanie pomocou svetelného mikroskopu. Najzaujímavejšie vzorky boli pre nich tie, ktoré mali na sebe alebo so sebou. Sledovali napríklad štruktúru jednotlivých častí mobilného telefónu, sveter alebo pokožku.

Mikrosvet

Hlava muchy pod elektrónovým mikroskopom

Laboratórium mikroskopie ponúklo žiakom sledovanie mikroštruktúry pripravených vzoriek pomocou elektrónového mikroskopu. Na pochopenie mikrosveta materiálov, ich vlastností a toho, z akých prvkov sa skladajú, je dôležité zväčšenie. Na príklade dreva a kosti zistili, že hoci sú oba materiály pórovité, ich pevnosť nesúvisí s väčšou hustotou, ale so správnym rozložením materiálu v jeho priereze. To zabezpečí dostatočnú tuhosť a odolnosť proti poškodeniu, napríklad odolnosť stromu proti zlomeniu počas silného vetra. Zaujímavé pre žiakov bolo tiež sledovanie morfológie jednotlivých častí hmyzu.

Živé aj neživé

S princípom 3-D tomografu sa deti oboznámili v laboratóriu tomografie. Dozvedeli sa, ako sa sledujú defekty v štruktúre materiálov, teda trhliny, pórovitosť či vmestky (drobné čiastočky rozptýlené v materiáli). Videli, ako vyzerá plošný spoj, počítačový čip a aj komplexná vnútorná štruktúra telefónu. Zaujímavé bolo pozorovať veľmi vzácne starodávne šperky, pretože 3-D tomografia je jediná metóda, ktorá umožňuje zmapovať ich vnútornú štruktúru a získať 3-D model šperku. Následne je možné repliku takéhoto šperku na 3-D tlačiarni aj vyrobiť. V prípade sledovania živých organizmov zaujala deti vnútorná štruktúra jaštera od pokožky až po kostru. V laboratóriu spektrometrie a mikrotvrdosti žiaci zistili presné chemické zloženie zliatin na báze hliníka a železa pomocou iskrového spektrometra, ktorý funguje na princípe charakterizácie jednotlivých prvkov po iskrovom výboji. Potom na oboch vzorkách zmerali mikrotvrdosť a skúsili, akú majú jednotlivé materiály odolnosť proti vtlačku (hĺbku vtlačenia). Železo malo menší vtlačok, čo znamená väčšiu tvrdosť a, naopak, hliník mal väčší vtlačok a potvrdila sa jeho menšia tvrdosť.

Spracoval Ing. Martin Nosko, PhD.
Foto ÚMMS SAV
V projekte Nájdi v sebe vedca za ÚMMS SAV: Martin Nosko, Ľudmila Padúchová, Ľubomír Orovčík, Tomáš Dvorák, Andrej Opálek a Miroslav Čavojský

Tento článok si môžete prečítať v časopise Quark 9/2017.

Ak chcete mať prístup aj k exkluzívnemu obsahu pre predplatiteľov alebo si objednať tlačenú verziu časopisu Quark, prihláste sa alebo zaregistrujte.

Komentáre