Denník N

Z keramiky sú pyramídy aj súčiastky do raketoplánov. Naším snom je vyrábať vďaka nej zelený vodík, hovorí ocenený vedec

Materiálový vedec Ján Dusza z Ústavu materiálového výskumu Slovenskej akadémie vied (SAV) v Košiciach. Zdroj -esetscienceaward.sk
Materiálový vedec Ján Dusza z Ústavu materiálového výskumu Slovenskej akadémie vied (SAV) v Košiciach. Zdroj -esetscienceaward.sk

Materiálový vedec Ján Dusza získal v októbri ocenenie Eset Science Award v kategórii Výnimočná osobnosť slovenskej vedy. V rozhovore vysvetľuje, prečo a ako môže keramika zrýchliť leteckú dopravu, a spomína aj na svoju krátku kariéru dídžeja.

V rozhovore sa dočítate aj o tom:

  • či budeme niekedy existovať celokeramický motor;
  • prečo nefunguje spolupráca s automobilkami, ktoré sú na Slovensku;
  • kde využívame keramické komponenty, ktoré vedci upečú v laboratóriu;
  • či je keramika „zeleným“ materiálom;
  • ako Jána Duszu vyhlásili za kráľa internátu a či má pochopenie pre žúrujúcich študentov.

Tento článok si môžete prečítať vďaka ESET Science Award – oceneniu, ktoré podporuje výnimočnú vedu na Slovensku. 

Po oznámení, že sa stávate laureátom ocenenia Eset Science Award v hlavnej kategórii Výnimočná osobnosť slovenskej vedy, ste sa chytali za hlavu a vyzerali ste šokovane. Nerátali ste s tým, že porotu zaujme materiálová veda?

Bol som veľmi prekvapený. V oblasti materiálového výskumu nebývajú ohlasy také výrazné ako napríklad v biologickom výskume.

Cenu vám odovzdával laureát Nobelovej ceny Kip Thorne. Aký to bol pocit?

Fantastický, na pódiu som mal ozaj problém nerozplakať sa od dojatia. Kip Thorne je medzi fyzikmi velikánom, no napriek tomu je veľmi skromný a som poctený, že mi cenu odovzdával práve on.

Kip Thorne odovzdáva cenu Jánovi Duszovi. Foto – ESET Science Award/Linda Kisková Bohušová

Keramika, ktorú skúmate, patrí k progresívnym materiálom. Čo to znamená?

Keď prednášam študentom, začínam tým, že keramický výskum môžem rozdeliť na rôzne etapy. Už 30-tisíc rokov pred naším letopočtom naši predkovia poznali keramické hrnčiarske výrobky. Sklá boli známe tritisíc rokov pred naším letopočtom, okuliare okolo prvého tisícročia a keramické sviečky v autách prišli okolo roku 1900. Od roku 1950 hovoríme, že vyvíjame progresívne keramické materiály.

Ako sa líši keramika, ktorej sa venujete vy, od tej, z ktorej sú taniere a hrnčeky?

Keramika sa vyrába spekaním rozličných práškov a rozdiel je hlavne v ich čistote. Tie progresívne, ktoré vyrábame alebo kupujeme, sú vysokočisté. S tým súvisí ich mikroštruktúra po spekaní. Hrnčiarske výrobky sú hrubozrnné, čiže jedno zrno má približne sto mikrónov. Progresívne keramické materiály majú mikrónové zrná, submikrónové zrná alebo nanozrná (10⁻⁹ – pozn. red.).

Pri výrobe keramické prášky spracovávame, formujeme a – rovnako ako pri výrobe tradičnej keramiky – spekáme. Teploty pri takomto spekaní bývajú okolo 2-tisíc stupňov Celzia.

Kde využívame keramické komponenty, ktoré upečiete u vás v laboratóriu?

S kolegami najviac pracujeme v oblasti konštrukčných materiálov, ktoré sú vysokotvrdé a oteruvzdorné. Aj pri veľmi vysokých teplotách zostávajú pevné. V porovnaní s kovmi majú teda za vysokých teplôt perfektné mechanické vlastnosti, a tak ich nájdete napríklad v motore auta lebo v iných takýchto nehostinných podmienkach. Spolu vyvíjame aj masky proti covidu s polymérnymi nanovláknami, ktoré vírus neprepustia.

Zaujímavosťou je, že aj pyramídy či moderné budovy v Šanghaji sú keramické, lebo obsahujú betón a sklo. Ale tie, samozrejme, nepochádzajú od nás.

Ján Dusza (uprostred) počas preberania ceny World Academy of Ceramics. Zdroj – archív J. D.

Keramika prežije v podmienkach, ktoré sú pre iné materiály zničujúce. Čo bráni tomu, aby sa z nej vyrábalo všetko?

Najväčšou slabinou konštrukčnej keramiky je jej krehkosť. Každý si vie predstaviť, čo sa stane, keď do sklenenej výplne okna kopne loptu. Preto stále pracujeme na tom, ako húževnatosť týchto materiálov vylepšiť. Vyvíjame rôzne keramické kompozity (zložené materiály – pozn. red.), kde do keramickej matrice pridávame napríklad uhlíkové nanorúrky.

Ako vylepšujete vlastnosti materiálu, ktorý my vidíme ako rovnaký? Pozriete sa na jeho štruktúru pod mikroskopom a na základe toho viete, čo treba zmeniť?

Od začiatku sme budovali keramický výskum spolu s momentálnym predsedom SAV profesorom Pavlom Šajgalíkom s tým, že Ústav anorganickej chémie v Bratislave sa sústreďuje na výrobu a spekanie nových materiálov a my v Košiciach na ich skúšanie. Oni nám pripravia keramické vzorky a my ich lámeme, pučíme tlakom či vystavujeme teplu.

Na základe výsledkov potom diskutujeme, ako treba zmeniť zloženie alebo teplotu spekania. Máme skvelé prístroje, vďaka ktorým sa môžeme pozrieť na mikroštruktúru týchto materiálov až na atomárnej úrovni. Oni následne vyrobia takto upravený materiál a my zase skúšame jeho vlastnosti.

Vedci v Japonsku vyvíjali keramický motor do áut. Prečo sa ho zatiaľ nepodarilo dostať do sériovej výroby?

Približne v 90. rokoch bol obrovský keramický boom. Vtedy sme s profesorom Šajgalíkom pracovali ako štipendisti Alexandra von Humboldta na Inštitúte Maxa Plancka v Stuttgarte a boli sme presvedčení, že s Japoncami a Američanmi ten celokeramický motor vyvinieme. Dnes je takmer jasné, že sa to nestane. Keramické súčiastky sú drahé a v niektorých prípadoch by bolo ich použitie zbytočné. Ale v stredne veľkom aute máte približne 15 kíl keramických materiálov, vďaka ktorým výborne funguje. Napríklad najmä pretekárske autá majú keramické brzdy. V autách je aj množstvo funkčnej keramiky v podobe senzorov a snímačov.

Veľkú časť slovenského priemyslu tvoria automobilky. Spolupracujete s nimi pri výskume?

Žiaľ, nie. Snažil som sa nadviazať spoluprácu s kórejskou automobilkou aj inými výrobcami, ale oni majú svoj výskum a vývoj doma. To platí aj pre iné odvetvia priemyslu. Podniky, ktoré tu sú len kvôli výrobe, nechcú pri vývoji príliš spolupracovať. Veľmi výrazne to vidím v Košiciach. Odkedy sa z Východoslovenských železiarní stal U. S. Steel, vo výskume spolupracujeme oveľa menej ako v minulosti.

Ján Dusza počas prednáškového turné v Číne. Zdroj – archív J. D.

Ale máme aj úspešné spolupráce. Napríklad vyvíjame keramické nepriestrelné vesty pre vojakov či policajtov alebo špeciálne keramické systémy pre vesmírne projekty. V Košiciach máme aj skupinu, ktorá vyvíja keramické a nekeramické mikronanovlákna tenšie ako vlas. Tie sa dajú použiť na výrobu zeleného vodíka. Lebo vodík je perfektná vec, ale celosvetovo vyrábame len okolo päť percent toho zeleného. Zvyšný je sivý alebo čierny.

Aký je rozdiel medzi zeleným, sivým a čiernym vodíkom?

Pri výrobe a spaľovaní zeleného vodíka vôbec neznečisťujete okolie. Sivý a čierny vodík sa vyrába chemicky – zo zemného plynu alebo z iných uhlíkatých palív, respektíve z metánu, ktorý je z nich pri vysokej teplote extrahovaný.

Máme sen, že zelený vodík sa bude vyrábať na nejakom ostrove neďaleko civilizácie, kde celý deň páli slnko a cez slnečné energie sa bude aj vďaka mikro- a nanovláknovým katalyzátorom vyrábať zelený vodík z vody.

V rozhovoroch hovorievate aj o sne, že vaše materiály prispejú k tomu, aby let z New Yorku do Londýna trval menej ako dve hodiny. Ako tomu môže pomôcť keramika?

Vyvíjame ultra vysokoteplotné keramické systémy. Pri letoch s veľkými rýchlosťami, medzi ktoré patria aj tie vesmírne, vznikajú vysoké teploty. Keramické systémy môžu fungovať ako obranný štít. Zaujímavé je aj využitie v raketoplánoch. Ložiská palivových čerpadiel v ich hlavných motoroch musia pri štarte v priebehu asi piatich minút prečerpať tekutý kyslík a vodík v objeme olympijského bazéna. Musí to fungovať ako hodinky a na to sa používajú keramické materiály.

Keramické materiály sa používajú aj pri vývoji liečiv s postupným uvoľňovaním. Ako fungujú?

S tým až tak veľmi nepracujem. Máme však na to v PROMATECH-u (Výskumné centrum progresívnych materiálov a technológií pre súčasné a budúce aplikácie – pozn. red.) expertov okolo doktora Kopčanského. Funguje to tak, že liečivo je fixované na nejaké nanočastice alebo nanovlákna, ktoré dostaneme do oblastí v tele, kde je povedzme rakovina. Liek sa tam potom pomaly uvoľňuje a ničí rakovinové bunky.

Používa sa keramika aj na výrobu protéz a implantátov?

Oxidové keramické materiály využívame napríklad na výrobu bedrového kĺbu. Takéto biomateriály majú vysokú tvrdosť a oteruvzdornosť. Momentálne čakám na nové zubné implantáty, ktoré takisto bývajú z keramiky.

Laureáti ocenenia ESET Science Award. Ján Dusza v strede. Foto – ESET Science Award/Linda Kisková Bohušová

Je keramika materiál výhodný aj pre životné prostredie?

Áno. Keramické nano- a mikrovlákna sa často používajú na rôzne filtre. Napríklad do výfukových plynov. Prírodu chránime aj tým, že keramické vlákna sú trváce, odolné a nekorodujú.

Dá sa keramika recyklovať?

Dá, ale nezvykne sa to robiť, pretože veľmi dobre znáša vysoké teploty. Keramických materiálov je relatívne málo, takže sa tým nezaoberáme.

Musíte často svojmu okoliu vysvetľovať, že vývoj keramických materiálov neznamená hrnčiarstvo, ale vývoj súčiastok, ktoré sa používajú v autách a kozmických lodiach?

Ani nie, ľudia to už poznajú. Skôr mám pocit, že nechápu, prečo robíme základný výskum. Často sa pýtajú, prečo to nerobia len Američania alebo Japonci a my potom nepoužívame to, čo vymyslia. Súvisí to však aj s výučbou na univerzitách. Keď ste dobrý výskumník a mladí vidia, ako systémy vyvíjate, je to iné, ako keď len učíte z kníh, ktoré napísali iní.

Základný výskum je veľmi dôležitá vec a treba ho podporovať, aby tu mladí ľudia zostali. Máme veľa šikovných doktorandov, ale musíme im ponúknuť podmienky, ktoré konkurujú zahraničiu.

V minulých rozhovoroch ste sa priznali, že na vysokej škole ste boli zvolený za kráľa internátu a nemali ste najlepšie známky, pretože ste si užívali študentský život. Máte pochopenie pre svojich študentov, keď prídu na prednášku po víkende podozrivo unavení?

Vysokoškolské roky boli zaujímavé. V Budapešti, kde som študoval, som robil dídžeja a cez prázdniny som bol doma v Tornali. Cez deň plavčíkom a po večeroch takisto dídžejom. Myslím, že viem byť zhovievavý, nezabudol som na to, aké je to byť študentom.

Bývam však aj dosť prísny, no študenti vedia, že je to preto, lebo chcem, aby rástli. Takže verím, že so svojimi mladými študentami, ale aj s ostatnými kolegami vychádzam dobre.

Ján Dusza po zvolení za kráľa internátu. Zdroj – archív J. D.

Inšpiruje vás hudba pri práci vo výskume doteraz?

Hudba mi zostala, ale nie je až taká dominantná. Keď mi zavoláte na mobil, ozve sa Barry White a stále počúvam veľa hudby z tých čias. Výhodou hudby je, že ju môžem počúvať aj pri práci. Horšie je to s knihami.

Hanbím sa, ale musím priznať, že som už roky neprečítal ani jednu. Zaspávam totiž s vedeckými článkami. Ostať v obraze a vedieť, čo robia v našej oblasti Američania či Japonci, nejde bez toho, aby človek každý deň nečítal najnovšie články.

Je pre vás veda a zaspávanie s odbornými článkami aj po rokoch zábavou?

Áno, ja mám veľké šťastie, že celý život robím to, čo ma baví. Onedlho budem mať sedemdesiatku, ale poznám veľa úspešných vedcov, ktorí majú po osemdesiatke a stále sú aktívni. Je to hlavne preto, že si okolo seba vybudovali skvelý tím mladých vedcov. Verím, že budem robiť niečo podobné, a na svojich doktorandov som nesmierne hrdý.

Dvaja z nich boli vyznamenaní prezidentom SR. Tamás Csanádi získal minulý rok na ESET Science Award ocenenie Výnimočný mladý vedec do 35 rokov a tak ďalej. Z toho má človek radosť a získava energiu na ďalšie roky. Momentálne mám doktorandov päť a spolupráca s nimi je pre mňa fantasticky osviežujúca.

Ján Dusza

Je materiálový fyzik. Patrí k zakladateľom výskumu a vývoju keramických materiálov na Slovensku. Vyvíja nové keramické materiály a kompozity a v ostatných rokoch sa zameriava aj na takzvané ultra vysokoteplotné keramické materiály, vysokoentropické keramické systémy, ako aj mikro- a nanovlákna. Pôsobí v Ústave materiálového výskumu Slovenskej akadémie vied (SAV) v Košiciach a je spoluzakladateľom a vedúcim výskumného centra PROMATECH v Košiciach. V roku 2021 sa stal laureátom ocenenia Výnimočná osobnosť slovenskej vedy v rámci ESET Science Award. Je akademikom Učenej spoločnosti Slovenska, Maďarskej akadémie vied a World Academy of Ceramics.

Máte pripomienku alebo ste našli chybu? Prosíme, napíšte na pripomienky@dennikn.sk.

ESET Science Award

Rozhovory

Technológie

Veda

Teraz najčítanejšie