W Instytucie Mechaniki i Informatyki Stosowanej UKW znajduje się bardzo nowoczesne urządzenie badawcze: mikrotomograf komputerowy SkyScan 1172 firmy BRUKER. Wypożyczyła je firma COMEF Aparatura Naukowo-Badawcza z siedzibą w Katowicach.
Mikrotomografia komputerowa jest bardzo nowoczesną metodą identyfikacji przestrzennej budowy mikroskopowej niejednorodnych materiałów i małych fizycznych obiektów. W metodzie tej, podobnie jak w tomografii komputerowej stosowanej w diagnostyce medycznej, do identyfikacji budowy wewnętrznej obiektów wykorzystuje się promienie Roentgena, uzyskując rozdzielczość tomogramów rzędu jednego mikrometra.
Urządzenie to będzie wykorzystywane w Instytucie Mechaniki i Informatyki Stosowanej do identyfikacji mikroskopowej budowy wewnętrznej materiałów porowatych. Dotyczy to próbek materiałów porowatych różnego pochodzenia: biologicznych, geologicznych, budowlanych, a także wytwarzanych w różnych gałęziach przemysłu. O własnościach fizycznych takich materiałów: wytrzymałości, przepuszczalności, izolacyjności cieplnej czy akustycznej, a także o przebiegu różnych procesów w takich materiałach decyduje ich mikroskopowa budowa wewnętrzna. Szczegółowa znajomość tej budowy umożliwia jej parametryczną charakterystykę oraz określenie związku tych parametrów z makroskopowymi własnościami fizycznymi materiałów porowatych. Stanowi to podstawę inżynierii takich materiałów ukierunkowanej na kształtowanie ich pożądanych własności, zapewniając innowacyjność wyrobów z materiałów porowatych, a także możliwość optymalizacji ich procesów wytwórczych.
Podstawową zaletą mikrotomografii komputerowej jest to, że dostarcza ona informację o budowie wewnętrznej materiałów porowatych na bardzo wysokim poziomie szczegółowości, umożliwiającym prowadzenie badań w trybie eksperymentu numerycznego, tj. odtwarzanie mikroskopowych procesów zachodzących w rzeczywistych materiałach porowatych.
Zapewnia to:
- dostęp do informacji o przebiegu procesów, nieosiągalny w badaniach eksperymentalnych;
- wielokrotne wykorzystanie reprezentacji tych samych próbek materiałów porowatych do symulacji różnych procesów, tj. badania ich pod różnym kątem, co w badaniach eksperymentalnych jest często niemożliwe do spełnienia;
- kontrolowaną zmianę parametrów układu i badanie ich wpływu na makroskopowy przebieg procesów.
Biorąc pod uwagę, że współczesne mikrotomografy mogą być dodatkowo wyposażone w systemy umożliwiające schładzanie, podgrzewanie oraz deformację mechaniczną badanych próbek w komorze pomiarowej mikrotomografu, technika identyfikacji przestrzennego obrazu materiału w trakcie przebiegu tego typu procesów stwarza nie osiągalne dotychczas możliwości śledzenia na poziomie mikroskopowym przebiegu takich procesów jak: krzepnięcie, parowanie czy deformacje materiału powodowane tymi procesami. Informacja taka jest bezcenna z punktu widzenia makroskopowego modelowania przebiegu tych procesów, inżynierii materiałów porowatych ukierunkowanej na optymalizowanie ich makroskopowych własności fizycznych, a także kontroli procesów wytwarzania. Warunkuje to, bowiem, doskonalenie pożądanych właściwości wytwarzanych materiałów porowatych, zapewniając ich innowacyjność oraz wzrost konkurencyjności produkującym je firmom.
Mikrotomografia komputerowa i oparte na niej metody identyfikacji i analizy właściwości materiałowych otwierają nowe możliwości optymalizowania właściwości materiałów porowatych wytworzonych w różnych procesach technologicznych, np. filtrów, katalizatorów, ceramiki budowlanej, materiałów tłumiących hałas. Kierunek badań materiałów porowatych i zachodzących w nim procesów oparty na mikrotomografii komputerowej i eksperymencie numerycznym jest obecnie intensywnie rozwijany w wielu czołowych laboratoriach Europy i świata.
