Modulacja promieniowania diody elektroluminescencyjnej wywołana akustyczną falą powierzchniową”. Można założyć, i to z dużym prawdopodobieństwem, że 99 proc. z nas nie zrozumiało zdania, które przed chwilą przeczytało. Ten 1 proc. to wybrańcy, którzy z fizyką są w stosunkach co najmniej zażyłych. „Modulacja...” to tytuł pracy dyplomowej mgr inż. Cecylii Brandt, która studia ukończyła na Wydziale Fizyki Politechniki Warszawskiej. – Była odważna, bo napisała pracę tylko z powodu mojej teorii, że takie urządzenie powinno zadziałać. Ona sprawdziła to w praktyce – śmieje się doktor Irena Gronowska, opiekun naukowy i główny pomysłodawca urządzenia do wykrywania i rejestracji wybuchów.
Bardzo ciekawe wyniki zostały otrzymane w następnej pracy dyplomowej z tej samej dziedziny, mgr. inż. Karola Dulnego – „Badanie promieniowania struktur diod elektroluminescencyjnych zwartych akustycznie z podłożem piezoelektrycznym”. W pracy tej wykazano, że efekt emisji impulsów świetlnych pod wpływem fal akustycznych zostaje wzmocniony, jeżeli diodę LED umieści się na podłożu piezoelektrycznym. Otrzymuje się wówczas większe amplitudy impulsów świetlnych.
Zaletą wynalazku jest prostota i zdalność przekazywania informacji
O co chodzi z modulacją? To nic innego jak możliwość wpływania na emisję promieniowania diody LED. Ale od początku. Urządzenie jest stosunkowo proste. Defektoskop, przypominające wiekowe AGD urządzenie służące do wykrywania defektów w różnych materiałach, wysyła impuls akustyczny, podobny do tego, jaki powstaje przy wybuchu, wytwarzając drgania w zakresie ultradźwięków.
Impuls akustyczny powstaje w przetworniku, który połączony jest z płytką piezoelektryczną, taką, na której pod wpływem wspomnianego impulsu pojawiają się ładunki elektryczne. Na płytce naklejona jest ledowa dioda, której światło odbierane jest przez fotodiodę współpracującą z oscyloskopem z pamięcią. Na ekranie oscyloskopu obserwujemy impulsy, których kształty przypominają nam te, które znamy z seriali o lekarzach badających tętno pacjenta. – Istota wynalazku polega na zastosowaniu diody LED umieszczonej na podłożu piezoelektrycznym, np. na płytce z ceramiki piezoelektrycznej. Źródłem impulsów może być celowo wywołany lub przypadkowo powstały wybuch. Impuls akustyczny powstały w wyniku wybuchu może spowodować emisję impulsu optycznego – wyjaśnia Gronowska. Radykalnie upraszczając: jeśli nastąpi gdzieś wybuch, a to urządzenie pomiarowe będzie w pobliżu, na pewno się o eksplozji dowiemy, gdyż fale akustyczne, których nie dostrzegamy, zostaną zarejestrowane i przełożone na sygnały świetlne dzięki diodzie LED. – Warunkiem jest możliwość rozchodzenia się fal akustycznych przez ośrodek o stosunkowo niewielkim tłumieniu. Wiele ciał stałych, takich jak skały, cegła, beton, metale, ceramika spełnia ten warunek. Jeżeli płytkę ceramiczną z diodą LED umieścimy na skalnej przeszkodzie, a wybuch nastąpi po jej stronie przeciwnej, to przechodząca przez przeszkodę skalną fala oddziałuje z płytką piezoelektryczną i z diodą LED na płytce. Powoduje to emisję impulsu świetlnego – tłumaczy dr Gronowska.
Reklama
Do czego może się przydać taki aparat? Choć dla laika opis może brzmieć dosyć zagadkowo, paradoksalnie zaletą takiego rozwiązania jest jego prostota. Kolejnym plusem jest to, że efekty wybuchu można śledzić na monitorach znajdujących się w zupełnie innym miejscu niż sama eksplozja. Oczywistym miejscem, gdzie takie urządzenia pomiarowe mogłoby być wykorzystane, jest np. poligon wojskowy. W ten sposób można mierzyć siłę wybuchu min czy celność, z jaką wystrzeliwane są pociski artyleryjskie. I wcale nie trzeba siedzieć w pełnym błota okopie, można to robić w pomieszczeniach oddalonych choćby o setki kilometrów. Dzięki światłowodom przesłanie tego sygnału nie stanowi żadnego problemu.
Inne zastosowanie może mieć miejsce w kopalniach. Duże tąpnięcia są zazwyczaj poprzedzane serią mikrowybuchów. Poprzez użycie tego wynalazku będzie można je wykryć i wycofać górników jeszcze przed nastąpieniem potencjalnej katastrofy. Na podobnej zasadzie urządzenie, które skonstruowali Irena Gronowska z Karolem Dulnym i Ireneuszem Tonderem, mogłoby ostrzegać przed trzęsieniami ziemi. Ale da się je także zastosować w przemyśle. Niektóre materiały łączy się techniką zgrzewania wybuchowego, czyli po prostu w czasie kontrolowanych eksplozji. Ten wynalazek może cały proces zdecydowanie usprawnić.
Droga do komercjalizacji bywa długa i kręta
Główne pola zainteresowania drobnej pani doktor to mikroskopia akustyczna i optoelektronika. Ta pierwsza może służyć np. do zaglądania pod powierzchnię, do środka materiałów, nie rozcinając ich. W ten sposób można badać m.in. drewno, kości czy elementy elektroniczne. Z kolei w tej drugiej dziedzinie właśnie jesteśmy świadkami burzliwego rozwoju, który można obserwować w coraz bardziej powszechnym użyciu diod i laserów. I choć udało jej się uzyskać już ok. 30 patentów, żaden nie doczekał się szerszego zastosowania w przemyśle. – Najbliżej tego celu są okulary dla kierowców, projekt, który powstał w zespole: Jan Orzechowski, Irena Gronowska, Antoni Latuszek, Włodzimierz Łukasik, Marcin Trzciński. Wynalazek polega na tym, że mając na nosie to urządzenie, zostaniemy poinformowani, kiedy nasze powieki opadają nam zbyt często na zbyt długi czas. Chodzi o to, by wykryć prawdziwe zmęczenie – opowiada Gronowska. Dzięki temu liczba wypadków spowodowanych zaśnięciem za kierownicą mogłaby się zmniejszyć. Co ciekawe, Politechnika Warszawska już nawet sprzedała licencję na ten produkt, ale wciąż nie wdrożono go do masowej produkcji.
– Żeby wynalazek został sprzedany, musi zostać wypromowany, muszą zostać pozyskani inwestorzy – tłumaczy naukowiec i stwierdza, że jeszcze do niedawna nikt się tym na Politechnice Warszawskiej nie zajmował. – Teraz jest trochę lepiej, ale przed nami wciąż jeszcze bardzo daleka droga.
Innym problemem jest to, że choć według deklaracji rządu środki przeznaczane na innowacje i naukę są coraz większe, tak naprawdę by zdobyć granty ministerialne czy unijne, trzeba już mieć rozpoczęty projekt badawczy. I nawet jeśli do przeprowadzenia eksperymentu potrzeba zaledwie kilku tysięcy złotych, to w tym momencie jest je bardzo trudno zdobyć. Wcześniej tę lukę wypełniała instytucja grantów dziekańskich, ale ją zniesiono z powodu zbyt niskiego finansowania uczelni. By być naukowcem z patentami, które nie tylko są zarejestrowane w urzędzie patentowym, ale także są wdrażane w życie, nie wystarczy być innowacyjnym specjalistą w swojej dziedzinie. System przewiduje także, że naukowiec powinien mieć żyłkę handlowca. Jeśli sam nie sprzedasz swojego patentu, to nikt za ciebie tego nie zrobi.
Eureka DGP. Tak nazywa się konkurs, którego celem jest promocja polskiej nauki i potencjału twórczego naszych wynalazców. Do końca maja w piątkowych wydaniach DGP opiszemy 24 polskie wynalazki spośród 58 nadesłanych na konkurs przez 17 polskich uczelni. Rozstrzygnięcie w czerwcu, wtedy kapituła wyłoni laureata. Nagrodą jest 30 tys. zł dla zespołu, który pracował nad zwycięskim wynalazkiem, ufundowane przez Mecenasa Polskiej Nauki – firmę Polpharma – oraz kampania promocyjna o wartości 50 tys. zł w mediach INFOR Biznes (wydawcy Dziennika Gazety Prawnej) ufundowana przez organizatora. – Jesteśmy pod wrażeniem kreatywności i potencjału wynalazców na polskich uczelniach. Ich wyjątkowe dokonania mogą być inspiracją dla innych, dlatego chętnie przystąpiliśmy do projektu Eureka! DGP. Wierzymy, że nieprzeciętne talenty mają moc zmieniania świata. Trzeba im tylko trochę pomóc! – mówi Jerzy Starak, przewodniczący rady nadzorczej Polpharmy.
