Head of the research group:
dr hab. inż. Janusz Partyka, prof. nadzw. AGH ;
Employees:
prof. dr hab. inż. Jerzy Lis; prof. dr hab. inż. Piotr Izak; dr inż. Leszek Chlubny; dr inż. Łukasz Wójcik; dr inż. Marcin Gajek; dr Joanna Mastalska-Popławska; dr inż. Katarzyna Pasiut; mgr inż. Karolina Kaczmarczyk; mgr inż. Jarosław Michałek;

   Ceramika szlachetna, znana też pod nazwą Ceramika tradycyjna, o której niektórzy mówią „Ceramika przestarzała" jest wytwarzana i używana przez człowieka od ponad 40 000 lat. Można się więc zgodzić, że jest stara, ale na pewno nie przestarzała, zmiany są widoczne każdego roku. Ceramika szlachetna obejmuje kilka kategorii wyrobów ceramicznych:

• wyroby stołowe, tradycyjnie wytwarzane z porcelany, białej kamionki lub fajansu, ostatnio też z wzmocnionej kamionki,

• ceramikę sanitarną produkowaną z tworzywa zbliżonego do porcelany oraz kilku odmian mas z dodatkiem szamotu,

• ceramikę płytkową, w której stosuje się ceramiczne materiały typu fajans, kamionka oraz szlachetna jasna kamionka nazywaną też gres porcellanato,

• wyroby elektroizolacyjne do których stosuje się dwa rodzaje porcelany z różnym dodatkiem tlenku glinu (C120 i C130),

• galanterię ceramiczną, produkowaną przez licznych rzemieślników i ceramików artystycznych, którzy w swoich manufakturach stosują niemal wszystkie wymienione powyżej grup materiałów.

   Technologia wyrobów ceramicznych, pomimo tak bogatej historii, nadal się rozwija. W ostatniej dekadzie powstały nowe rodzaje tworzyw ceramicznych i szkliw. Zmieniają się również techniki formowania i zdobienia. Produkcja ceramiki jest też coraz bardziej ekologiczna głównie przez zmniejszanie emisji CO2 (obniżenie temperatury i czasu wypalania), tworzenia zamkniętych obwodów wody przemysłowej jak również zagospodarowywanie zużytych wyrobów oraz wszystkich odpadów produkcyjnych. W tym zakresie spełniane są wszystkie warunki zasady zrównoważonego rozwoju.

Grupa badawcza „CERAMIKA SZLACHETNA" liczy siedmiu stałych pracowników naukowo-dydaktycznych. Dodatkowo prace zespołu wspierają okresowo doktoranci, magistranci oraz studenci realizujący projekty inżynierskie. Wszyscy koncentrujemy się na różnych aspektach rozwoju technologii ceramiki szlachetnej.

   Tematyka badań grupy, swoim zakresem obejmuje prace nad przygotowaniem nowych tworzyw i szkliw ceramicznych. Głównymi celami są: podwyższenie parametrów wytrzymałościowych i odporności chemicznej tworzyw ceramicznych, które mają być wypalane w jak najniższych temperaturach. W przypadku szkliw ceramicznych, ważne jest również aby ich powierzchnia była gładka i higieniczna oraz spełniała założone wymagania estetyczne, a jednocześnie cechowała się wysoką twardością, ścieralnością oraz odpornością na kontakt z czynnikami chemicznymi powodującymi korozję powierzchniową.

   Drugi, równie istotny zakres badań to zagospodarowanie stłuczki ceramicznej: płytek ceramicznych, ceramicznych izolatorów wysokonapięciowych oraz ceramiki sanitarnej, wyrzucanych dotychczas na wysypiska śmieci lub stosowane jako podsypki dróg. Jest zbyt cenny materiał, charakteryzujący się bardzo dobrymi parametrami mechanicznymi, aby go w taki sposób marnować.

   W zakres naszych zainteresowań naukowych zaliczamy również opracowywanie technologii wytwarzania klasycznych tworzyw ceramicznych, typu CMAS, o podwyższonych parametrach użytkowych, mogących zastąpić w niektórych obszarach, zaawansowaną ceramikę tlenkową i nietlenkową.

Prowadzone przez stałych członków zespołu analizy struktury tak złożonych układów tlenkowych są dużym wyzwaniem, które wymaga bardzo dobrej znajomości materiałów oraz doświadczenia. Jednakowoż wyniki tych analiz prezentowane na konferencjach krajowych oraz międzynarodowych cieszą się dużym zainteresowaniem, natomiast publikacje będące rezultatem prowadzonych prac są publikowane w czasopismach o wysokich współczynnikach IF, stanowią uzupełnienie braków wiedzy w tym zakresie w naukach ceramicznych. Prześledzenie wpływu ilości danego tlenku na zmianę struktury, mikrostruktury oraz składu fazowego masy lub szkliwa pozwala lepiej zrozumieć zachodzące procesy, a w rezultacie skorygować warunku wypalania tak, aby uzyskać nowy materiał o lepszych właściwościach przy zastosowaniu minimum energii potrzebnej do jego wytworzenia.

   W ramach zespołu funkcjonuje grupa, prowadzona przez Prof. Piotra Izaka, zajmująca się głównie badaniami z zakresu opracowania i optymalizacji materiałów ognioochronnych na bazie ceramicznych retardantów palenia oraz opracowania spoiw uszczelniających na bazie zawiesin iłowo-cementowych. Retardanty palenia to substancje chemiczne, które zmniejszają szybkość spalania oraz ograniczają palność różnych materiałów, poczynając od tworzyw sztucznych, a kończąc na materiałach pochodzenia naturalnego, takich jak drewno. Mogą one działać fizycznie (np. chłodząc spalaną powierzchnię w wyniku endotermicznego rozkładu) lub też chemicznie (np. zmniejszając stężenie wydzielanych gazów). Istotną zaletą ceramicznych retardantów palenia, oprócz ich dużej uniwersalności, jest również to, iż stanowią one bardzo dobrą alternatywę dla bromo- i chlorowcopochodnych opóźniaczy palenia, które są wycofywane z rynku ze względu na negatywny wpływ na środowisko.Drugim obszarem są badania nad spoiwami uszczelniającymi wykorzystywane m.in. przy budowie i konserwacji budowli hydrotechnicznych, takich jak wały przeciwpowodziowe, groble czy zapory wodne. Cechują się ono odpowiednio niskim współczynnikiem filtracji, a także wysoką odpornością na zmienne warunki wilgotności i temperatury.Dodatkowo, w ramach działalności naszej Katedry, prowadzimy badania parametrów reologicznych past i zawiesin ceramicznych, cementów, płynów, elastycznych materiałów żelowych, proszków ceramicznych, materiałów proszkowych o temperaturze topnienia do 190°C, a także materiałów biologicznych.

   Prowadzone badania prowadzone są na wysokiej klasy urządzeniach dostępnych w Katedrze Ceramiki i Materiałów Ogniotrwałych, w której działa zespół oraz na samym Wydziale Inżynierii Materiałowej i Ceramiki. Charakter prowadzonych prac ma za zadanie ciągle ulepszać istniejące procesy produkcyjne, ale również tworzyć nowe składy mas i szkliw ceramicznych, które będą bardziej efektywnie wykorzystywać surowce naturalne przy minimalnej ilości energii i wody. Opisane wyżej możliwości ciągłego ulepszania mas i szkliw ceramicznych są możliwe dzięki coraz lepszemu zrozumieniu zjawisk zachodzących podczas obróbki wysokotemperaturowej masy lub szkliwa. Dlatego też poza badaniami parametrów technologicznych analizujemy również zmiany zachodzące w strukturze nowych materiałów z wykorzystaniem spektroskopii w zakresie środkowej i dalekiej podczerwieni (MIR, FIR), spektroskopii Ramana oraz spektroskopii magnetycznego rezonansu jądrowego (MAS NMR). Posiadamy komplet urządzeń do badania zjawisk zachodzących podczas obrógki cieplnej (mikroskop grzewczy, dylatometr mechniczny i optyczny, do badania deformacji piroplastycznej oraz aparat DSC/DTA-QMS. Dysponujemy również nowoczesny sprzęt do badań reologicznych, w tym: reometr Anton Paar model MCR-301 wyposażony w wymienne układy stożek-płytka i płytka-płytka pracujące w trybie rotacyjnym, jak i oscylacyjnym, reometr Brookfield R/S wyposażony w układ cylindrów współosiowych- pracuje w trybie rotacyjnym (ilość próbki max. do 50 ml, w zależności od lepkości); analizator proszków Brookfield PFT- wyposażony w pierścieniową komorę ścinającą; prędkość obrotowa 1-5 obr/godzinę co umożliwia badanie funkcji płynięcia, gęstości nasypowej i tarcia przyściennego.

   Zespół posiada dobre relacje z krajowym przemysłem ceramicznych. Współpraca dotyczy większości zakładów płytek ceramicznych, łącznie z Ceramiką Tubądzin, Ceramiką Paradyż, Ceramiką Cer-Rad, Ceramiką Gres i wieloma więcej. Z zakładów produkujących wyroby sanitarne mamy umowę o współpracy z potentatem, firmą Geberit Produkcja. Podobne umowy są zawarte z Porcelaną ĆMIELÓW, Zakładami z rejonu Bolesławca (głównie z Ceramiką Artystyczną Spółdzielnią Rękodzieła Artystycznego, firmą Manufaktura oraz Ceramiką Bolesławiec). Największy producent w Europie izolatorów ZPE ZAPEL w Boguchwale również jest naszym kooperantem uczestniczącym w realizacji wielu projektów.

   Posiadamy również szereg umów o współpracy z partnerami zagranicznymi, z których należy wymienić wyższe uczelnie: ENSCI Ecole Nationale Superieure de Ceramique Industriele w Limoges Francja, Dipartimento di Ingegneria Industriale, Università di Padova oraz Politecnico di Torino we Włoszech, Universitat Jaume I Castello w Hiszpanii, Anadolu University Eskisehir Turcja oraz potentatem w konstrukcji maszyn dla przemysłu ceramicznego firmą SACMI we Włoszech.

Last update: 8 May 2020 przez: dr hab. inż. Janusz Partyka, prof. nadzw. AGH;