Obecnie mamy siedem pracowni. Pracownię Teorii Procesów Metalurgicznych, Fizykochemii Materiałów, Materiałów Funkcjonalnych i Konstrukcyjnych, Inżynierii Powierzchni i Biomateriałów, Struktur Anizotropowych, Odkształcenia Plastycznego Metali oraz Materiałów Warstwowych.
Osiągnięcia, projekty i umiędzynarodowienie
Mariusz Blimel: Szanowny Panie Profesorze, dorobek Instytutu Metalurgii i Inżynierii Materiałowej Polskiej Akademii Nauk wygląda imponująco. Proszę opowiedzieć o historii Instytutu i najważniejszych osiągnięciach w działalności Instytutu.
Prof. dr hab. inż. Paweł Zięba: W 1952 roku w Krakowie powołano placówkę pomocniczą – Zakład Metali Instytutu Podstawowych Problemów Techniki Polskiej Akademii Nauk pod kierownictwem profesora Aleksandra Krupkowskiego. Tematyka badawcza tego Zakładu wywodziła się prawie w całości z oryginalnych prac i koncepcji profesora oraz jego uczniów. Zakład Metali był w tym okresie jedyną placówką PAN zajmującą się materiałami metalicznymi, zwłaszcza procesami ich otrzymywania z rud, piro-, elektro- i hydrometalurgii, obróbki cieplnej i przeróbki plastycznej. Prowadzone badania, głównie o charakterze podstawowym, sprzyjały rozwojowi własnej kadry naukowej, aczkolwiek ścisła współpraca z przemysłem i instytutami resortowymi (na przykład Instytutem Metali Nieżelaznych czy Metalurgii Żelaza) była jednym z priorytetów działalności placówki. Ważną rolę w działalności Zakładu pełniła rozwijająca się od drugiej połowy lat 50. ubiegłego stulecia współpraca międzynarodowa. Teoria procesów metalurgicznych, a więc fizykochemia wysokich temperatur, stała się jednym z głównych nurtów badań prowadzonych w Zakładzie Metali, inspirowanych wcześniejszymi pracami i koncepcjami profesora Krupkowskiego. W czerwcu 1964 roku wmurowano akt fundacyjny przyszłej siedziby Zakładu Metali, a w drugiej połowie 1968 roku oddany do użytku budynek przyjął pierwsze urządzenia, m.in. 10-tonową maszynę wytrzymałościową firmy Instron. Dwudziestopięcioletni okres rozwoju placówki i budowanie jej pozycji naukowej, wysoko ocenianej w środowisku krajowym, jak i za granicą, został uwieńczony uzyskanym przez ZPM PAN statusem samodzielnego instytutu PAN. Po śmierci profesora Krupkowskiego (w 1978 roku ), która nastąpiła niemal w 25. rocznicę utworzenia Zakładu Metali IPPT PAN, Instytut otrzymał nazwę Instytutu Podstaw Metalurgii im. Aleksandra Krupkowskiego Polskiej Akademii Nauk. W 1994 roku placówka zmieniła nazwę na Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej im. Aleksandra Krupkowskiego Polskiej Akademii Nauk.
Ważne też dla rozszerzenia tematyki materiałowej stało się włączenie do IMIM PAN w 1996 roku Laboratorium Fotowoltaicznego w Kozach, administrowanego ówcześnie przez Centrum Podstawowych Problemów Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN. Inną inicjatywą, poszerzającą działalność Instytutu, było utworzenie w Instytucie Zespołu Akredytowanych Laboratoriów Badawczych, posiadających certyfikat Polskiego Centrum Akredytacji.
M.B.: Jakie są obszary badawcze w Instytucie?
Prof. dr hab. inż. P. Zięba: By skoncentrować się na rozwiązywaniu problemów najważniejszych z punktu widzenia potrzeb sformułowanych w Narodowym Planie Rozwoju, przyjęliśmy cztery priorytety badawcze: materiały i technologie przyjazne dla środowiska, materiały funkcjonalne, materiały nano- i mikrokrystaliczne oraz rozwijanie narzędzi badawczych i metod diagnostycznych.
M.B.: Jak obecnie wygląda struktura i zakres zainteresowań Instytutu?
Prof. dr hab. inż. P. Zięba: Obecnie mamy siedem pracowni. Pracownię Teorii Procesów Metalurgicznych, Fizykochemii Materiałów, Materiałów Funkcjonalnych i Konstrukcyjnych, Inżynierii Powierzchni i Biomateriałów, Struktur Anizotropowych, Odkształcenia Plastycznego Metali oraz Materiałów Warstwowych.
M.B.: Proszę w skrócie scharakteryzować działalność pracowni.
Prof. dr hab. inż. P. Zięba:
Pracownia Teorii Procesów Metalurgicznych (DN-1) zajmuje się obliczaniami wykresów fazowych; prowadzi pomiary aktywności w stopach metali, ciepła tworzenia roztworów i faz międzymetalicznych, współczynników dyfuzji, gęstości, lepkości, napięcia powierzchniowego. Bada także preparatykę stopów w komorze manipulacyjnej pracującej w atmosferze argonu wysokiej czystości. (azot mniej niż 2ppm, tlen mniej niż 0.1ppm, para wodna mniej niż 1ppm).
Pracownia Fizykochemii Materiałów (DN-2) bada własności fizykochemiczne stopów przeznaczonych na lutowia bezołowiowe; własności termodynamiczne faz międzymetalicznych w układzie Al - Fe - Ni – Ti; stabilność termiczną związków półprzewodnikowych. Wykonuje krytyczne opracowanie układów równowagi metodą CALPHAD.
Pracownia Materiałów Funkcjonalnych i Konstrukcyjnych (DN-3) zajmuje się badaniami struktury krystalicznej i defektów podczas przemiany martenzytycznej w stopach miedzi; otrzymywaniem stopów oraz związków międzymetalicznych metodami mechanicznej syntezy i metalurgii proszków; analizą struktury wydzieleń w stopach aluminium techniką transmisyjnej mikroskopii elektronowej.
Pracownia Inżynierii Powierzchni i Biomateriałów (DN-4) zajmuje się wykorzystaniem technologii laserowych opartych o laserowe przetapianie oraz osadzanie laserem impulsowym (metoda PLD) do modyfikacji warstwy wierzchniej materiałów; kompleksową diagnostyką strukturalną powłok o następujących zastosowaniach: biomedycznym, tribologicznym i kwantowo-elektronowym z wykorzystaniem metod dyfrakcji rentgenowskiej oraz skaningowej i transmisyjnej mikroskopii elektronowej; prowadzi analizy profilu powierzchni i pomiary naprężeń własnych oraz badania wybranych właściwości fizykochemicznych warstwy wierzchniej.
Do zadań Pracowni Struktur Anizotropowych (DN-5) należy ilościowa analiza tekstury krystalograficznej materiałów polikrystalicznych; ilościowa analiza fazowa materiałów steksturowanych; analiza mechanizmów formowania się i rozwoju tekstur deformacji i rekrystalizacji oraz badania tekstur w warstwach powierzchniowych.
Pracownia Odkształcenia Plastycznego Metali (DN-6) bada wpływ niejednorodności odkształcenia na mikrostrukturę, teksturę, emisję akustyczną oraz anizotropię plastyczną metali; wykonuje charakterystyki umocnieniowe oraz ewolucję struktury w kompozytach, związkach międzymetalicznych i metalach nanokrystalicznych.
Pracownia Materiałów Warstwowych (DN-7) obejmuje swoją działalnością tworzywa wielowarstwowe uzyskiwane następującymi technologiami:
- natryskiwania plazmowego materiałów tlenkowych na podłoże metaliczne; analiza struktury;
- zanurzeniową; rola segregacji w warstwie wierzchniej;
- azotowania; modyfikacja warstwy wierzchniej stopów żelaza.
Ponadto praowadzone są prace nad nowymi materiałami i technologiami przyjaznymi środowisku, jak:
- nowe technologie spajania metodą lutowania dyfuzyjnego (stopy bezołowiowe);
- inżynieria defektów w krzemie polikrystalicznym dla celów ogniwa krzemowego.
M.B.: Jakie atuty posiada Instytut?
Prof. dr hab. inż. P. Zięba: Aktywna działalność naukowa Instytutu w ramach wymienionych priorytetów została wysoko oceniona już w 2004 roku, kiedy to Instytut uzyskał pierwszą kategorię; była to najlepsza pozycja wśród instytutów PAN oraz trzecia pozycja wśród jednostek pozostających wyłącznie w obszarze inżynieria materiałowa. Wysoka ocena działalności naukowej Instytutu, świadcząca m.in. o trafności wybranych priorytetów badawczych, zadecydowała o utrzymaniu tych czterech głównych priorytetów. Jednocześnie program badań uzupełniono nowymi problemami badawczymi, do których należą: zagadnienia wytwarzania i charakterystyki implantów kostnych, badania nad grupą stopów mających potencjalne zastosowanie do produkcji rur okładzinowych na pręty paliwowe w reaktorach jądrowych, badania nad materiałami metalicznymi opartymi na licie i sodzie, przeznaczonymi do magazynowania wodoru, opracowanie nowych materiałów inteligentnych charakteryzujących się efektem pamięci kształtu indukowanym cieplnie oraz wywołanym przyłożeniem zewnętrznego pola magnetycznego, zagadnienie nowych materiałów warstwowych uzyskanych techniką detonacyjną, kompleks zagadnień związanych z przygotowaniem i charakterystyką materiałów metalicznych, ceramicznych i polimerowych za pomocą techniki mikroskopii wysokorozdzielczej.
Ważny czynniki, zarówno z punktu widzenia rozwoju naukowego Instytutu, jak również możliwości zwiększenia środków finansowych, stanowi zdolność pozyskiwania nowych projektów badawczych. Rok 2004 zapoczątkował istotny przyrost ilości realizowanych projektów badawczych z 22–24 do 30, a następnie do 35. Aktualnie obserwuje się ich stabilizację na poziomie 38–40. Sukces tych projektów stanowił solidną podstawę do ubiegania się o środki finansowe w programach operacyjnych Unii Europejskiej w latach 2007–2013. Wzrosła także liczba projektów międzynarodowych. Udział, zwłaszcza w programach i projektach międzynarodowych, świadczy o wysokiej aktywności pracowników Instytutu i jest w części efektem dobrze rozwijającej się współpracy tematycznej z licznymi ośrodkami zagranicznymi.
Oprócz szeroko rozwiniętej współpracy naukowej z szeregiem szkół wyższych, instytutów PAN i instytutów badawczo-naukowych IMIM PAN świadczy również usługi badawcze na rzecz przemysłu. Ich zakres określają podpisane porozumienia lub listy intencyjne oraz umowy o stałe lub wieloletnie świadczenia usług badawczych.
M.B.: Z jakimi firmami współpracuje Instytut?
Prof. dr hab. inż. P. Zięba: Podpisano porozumienia z blisko 30 instytucjami i spółkami reprezentującymi dziedziny i bardzo sobie cenimy tę współpracę.
M.B.: Jak przebiegała Pana kariera w Instytucie, Panie Profesorze?
Prof. dr hab. inż. P. Zięba: Od 1987 roku jestem zatrudniony w Instytucie Metalurgii i Inżynierii Materiałowej PAN w Krakowie. Początkowo pracowałem na stanowisku adiunkta, następnie docenta (od 1998 roku), a od 2003 roku na stanowisku profesora. W 2001 roku zostałem kierownikiem Laboratorium Fotowoltaicznego IMIM PAN. W latach 2003–2010 byłem zastępcą dyrektora ds. Naukowych w Instytucie Metalurgii i Inżynierii Materiałowej PAN. Od 1 lipca 2011 roku pełnię funkcję dyrektora Instytutu. Jest to moja druga kadencja.
M.B.: Jakie są Pana zainteresowania naukowe?
Prof. dr hab. inż. P. Zięba: Głównie interesują mnie nowoczesne metody charakterystyki materiałów ze szczególnym uwzględnieniem mikroskopii elektronowej, procesy transportu masy i ładunku na granicach ziaren materiałów metalicznych i ceramicznych, materiały gradientowe oraz powłoki ochronne, nowe technologie spajania metali i stopów, przejścia fazowe w materiałach poddanych intensywnemu odkształceniu plastycznemu, odnawialne źródła energii, zwłaszcza zaś krzemowe ogniwa słoneczne.
M.B.: Dziękuję za rozmowę i życzę sukcesów.
