Maorysi na Nowej Zelandii nie mieli łatwego życia. Owszem, na Wyspie Północnej było dość ciepło, choć zimą dokuczał chłód. Na Wyspie Południowej życie jest trudniejsze. Są tam pokryte śniegiem góry, a nawet potężny lodowiec. Niestety, na Nowej Zelandii nie było dużych zwierząt, których futra lub skóry chroniłyby ciało. Owszem, kobiety maoryskie tkały płaszcze z włókien roślinnych. Wiele lat temu w skansenie w Rotorua oglądałem takie stroje. Maorysi byli bardzo dzielni, ale zimą wszyscy po prostu marzli.

Instalacja na Wydziale Chemicznym Politechniki Warszawskiej

Rzadko zdajemy sobie sprawę z tego, jak wielkie znaczenie w naszym życiu miały i mają materiały. Kamień, drewno, glina, włókna i skóry, a znacznie później metale. Dzięki skutecznemu wykorzystaniu coraz lepszych materiałów nasi przodkowie budowali podstawy cywilizacji. Dziś o postępie również decydują materiały. Z tradycyjnych surowców naukowcy tworzą zupełnie nową jakość. Powstają nowoczesne materiały.

Niegdyś glina była surowcem do wyrobu garnków i mis. A dziś? Jesienią 2020 roku miałem przyjemność filmować pracę bardzo młodych naukowców z Wydziału Chemicznego Politechniki Warszawskiej. Tu, w Katedrze Ceramiki powstają materiały służące między innymi do wytwarzania implantów kości i zębów. Nanoproszki ceramiczne umożliwiają także produkcję ochraniaczy dla piłkarzy lub policjantów.

Z pewnością każdy słyszał o tzw. cieczach nienewtonowskich. Taką ciecz można zrobić w domu z mąki ziemniaczanej i wody. Profesjonalna ciecz nienewtonowska to gęsta mieszanina polimeru i odpowiedniego nanoproszku. Można ją powoli mieszać, np. łyżką lub formować w grube wałeczki jak plastelinę. Szybki nacisk lub uderzenie powodują, że ta sama ciecz staje się sztywna jak drewno. Jeśli takim miękkim wałeczkiem otoczymy telefon komórkowy, to nawet silne uderzenie młotkiem nie uszkodzi ekranu. Studenci z koła naukowego pokazują prostą „sztuczkę”. Surowe jajko kurze owijają miękką, gęstą cieczą. Potem uderzają silnie młotkiem i... jajko pozostaje całe. Sztuczka jest często prezentowana podczas pikników naukowych i pokazów dla dzieci. Takie ciecze zastosowane w kamizelkach kuloodpornych zapewniają żołnierzom wygodę ruchów (są elastyczne), a jednocześnie zabezpieczają przed uderzeniem pocisku. Podobne rozwiązania były testowane także po to, by dodatkowo ochronić pancerz czołgu. Spełniły swoje zadanie. Ale to jeszcze nie koniec zdziwień.

Wszyscy kierowcy wiedzą, że w samochodach z silnikiem diesla stosowane są katalizatory ceramiczne, które powodują zmniejszenie ilości zanieczyszczeń emitowanych do atmosfery. Katalizatory to substancje, które same nie biorą udziału w reakcjach chemicznych, ale umożliwiają te reakcje lub zwiększają wydajność procesów. To dzięki katalizatorom poprawiono znacznie wydajność procesów produkcji paliwa samochodowego w rafineriach. Takie niepozorne elementy ceramiczne o różnych kształtach pozwalają uzyskać związki zapachowe wykorzystywane w perfumach. Nieco inne poprawiają sprawność produkcji nawozów sztucznych. Dzięki nim i paliwo, i nawozy są obecnie tańsze (w produkcji) niż dawniej.

Chemicy zajmujący się ceramiką potrafią dziś wytwarzać rzeczy niezwykłe. Na przykład technikami drukarskimi przygotowują anteny do dronów, a także elementy elektroniczne stosowane w satelitach. Firma produkująca takie anteny działa już w Polsce.

Nad nowymi materiałami pracują specjaliści w różnych ośrodkach. W Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie filmowałem ceramiczne elementy do filtrowania roztopionej stali. Taka struktura ma nieprawdopodobne właściwości. Coś, co wygląda jak twarda gąbka, jest odporne na uderzenie strumienia ciekłej stali o temperaturze bliskiej 1,5 tysiąca stopni Celsjusza! Filtry ceramiczne od lat są wykorzystywane w hutach do usuwania zanieczyszczeń z metalu.

Ale to jeszcze nie koniec zadziwień. Prawdopodobnie niewiele osób wie, jak ważna w naszym życiu jest tak zwana ceramika twarda. Bez niej nie jedlibyśmy chleba ani bułek. Naprawdę. Bardzo twarde kule ceramiczne wykorzystywane są bowiem w młynach do mielenia zboża. Tak produkuje się mąkę do pieczenia chleba. Technologia produkcji twardych kul wiele lat temu została opracowana przez Instytut Szkła i Ceramiki (obecnie Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych). Z podobnego materiału wytwarzane są też elementy ceramiczne, które mogą chronić pancerze czołgów. To na tych cienkich płytkach tracą część energii pociski przeciwpancerne przeciwnika. Filmowałem takie rozwiązania w Wojskowym Instytucie Technicznym Uzbrojenia. Sama ceramika po uderzeniu pęka, ale dzięki ceramicznej płytce pociski nie mogą poważnie uszkodzić czołgu.

To jeszcze nie koniec „magii”. W Instytucie Technologii Materiałów Elektronicznych wytwarzane są nanoproszki, z których produkuje się między innymi bardzo twarde i przezroczyste elementy. Wyglądają jak szkło, ale są od niego bardziej odporne. Mogą być stosowane np. w rakietach wykorzystywanych przez wojsko. Z nanoproszków powstają także elementy dla elektroniki oraz tygle do produkcji metali trudnotopliwych.

W czasie zbierania filmów do swoich telewizyjnych programów z cyklu „Laboratorium” (25 lat na antenie) czasem miałem zaskakujące przygody. Niektóre z nich wiązały się właśnie z nowoczesnymi materiałami. Oto na przykład widziałem prawdziwą czapkę niewidkę. Na niewielki, zadrzewiony poligon wjechał samochód terenowy. Na wszelki wypadek okrążył kilka razy cały teren. Był zatem naprawdę mocno rozgrzany. Widzieliśmy to dzięki kamerze termowizyjnej. Ciężki pojazd był rejestrowany także przez radar. Samochód zatrzymał się w odległości około 100 metrów od nas. Gołym okiem widziałem, jak wyskoczyło z niego trzech mężczyzn w mundurach. W podczerwieni wyróżniała się jaskrawoczerwona plama silnika samochodu, a także pomarańczowe twarze i dłonie żołnierzy oraz ich szaroniebieskie sylwetki na tle lasu. Nagle mężczyźni podnieśli siatkę maskującą. Zniknęli nam z oczu. Co najdziwniejsze, zniknęli także z ekranu kamery termowizyjnej. Po chwili przykryli samochód. On także przestał być widoczny, mimo że przed minutą rozgrzany silnik wyróżniał się jasną plamą na tle lasu. Na ekranie radaru z trudem można było zauważyć maleńki punkt. A przecież wszystko odbyło się na naszych oczach. Czarodziejska sztuczka?

Chyba każdy wie, że na współczesnym polu walki może wygrać ten, kto szybciej odkryje przeciwnika oraz dokładnie zobaczy, jaką bronią dysponuje wróg. Wykorzystuje się między innymi promieniowanie podczerwone oraz odbite fale wysyłane przez radar. Naukowcy z Wojskowego Instytutu Techniki Inżynieryjnej we Wrocławiu mają długie tradycje budowy urządzeń, które chronią naszych żołnierzy. Patron tego instytutu, prof. Józef Kosacki, w czasie II wojny światowej opracował pierwszy skuteczny ręczny wykrywacz min. Zrzekł się nawet praw majątkowych do tego wynalazku, by ocalić życie większej liczby żołnierzy.

Pamiętamy wojenne zdjęcia, na których saperzy wyposażeni w wykrywacze min sprawdzają drogi i pola. Wynalazek prof. Kosackiego wydatnie przyczynił się do zwycięstwa aliantów. W holu wrocławskiego Instytutu stoi w gablocie pierwszy drewniany model takiego wykrywacza. Wygląda nieco podobnie jak złamana łopata służąca w piekarni do wyjmowania bochenków chleba. Otóż naukowcy Wojskowego Instytutu Techniki Inżynieryjnej od lat pracowali nad materiałami, które potrafią pochłaniać lub rozpraszać promieniowanie podczerwone i promieniowanie mikrofalowe (radarowe). Osiągnęli naprawdę znakomite wyniki.

Na tym samym poligonie zobaczyłem, jak w podczerwieni bez trudu można odróżnić sztuczne rośliny wykorzystywane do maskowania od roślin żywych. Zobaczyłem także, jak z pomocą specjalnej farby można „oszukać” kamerę termowizyjną.

Każdy chciałby mieć taką czapkę niewidkę. Dzięki pomocy naukowców z WITI udało mi się dostać spory fragment owej supernowoczesnej siatki maskującej. Prezentowałem ją np. dzieciom z uniwersytetów dziecięcych. Bawiliśmy się w maskowanie w sali wykładowej. Efekt, dzięki kamerze uczulonej na bliską podczerwień, pokazywałem na ekranie. Mam nadzieję, że choć niektórzy moi mali słuchacze zobaczyli, że polscy naukowcy potrafią tworzyć rzeczy naprawdę niezwykłe. Ja przekonałem się o tym dobitnie już wiele lat temu. Było to podczas wizyty w konsorcjum Airbus. Na lotnisku w Tuluzie filmowałem ówczesny cud techniki – największy na świecie samolot pasażerski A380. Ma dwa pokłady. Może zabrać w podróż ponad 800 pasażerów. Niesamowite. Moi przewodnicy kilka razy podkreślali, że ów gigant jest w dużej części zbudowany z kompozytów. Rozmawialiśmy o wystroju wnętrz z projektantem, który też z dumą pokazywał elementy z tworzyw sztucznych. W końcu zapytałem, kto opracowuje te nowoczesne i estetyczne materiały kompozytowe. Główny technolog miał problem z wymówieniem nazwisk. Były to nazwiska polskie. Okazało się, że chodzi o profesorów z Wydziału Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej i Instytutu Włókien Naturalnych (dziś Instytut Włókien Naturalnych i Roślin Zielarskich w Poznaniu). Po powrocie potwierdziłem te informacje. Tworzenie materiałów dla najnowocześniejszych samolotów jest wielkim sukcesem. Niestety, nasi uczeni uznali już wcześniej, że nie wypada się chwalić. Szkoda.

Maorysi z Nowej Zelandii, podobnie jak wiele innych ludów, ulegli najeźdźcom wyposażonym w nowoczesną broń. Przeważyły lepsze materiały i technologie. My musimy dotrzymać kroku najlepszym. Nasi naukowcy dostarczają nam materiałów na poziomie światowym.

Możemy być z nich dumni.