Dušan Galusek: Z pivnice do medzinárodného centra pre výskum skla

20. jún. 2020 • Chemické vedy

Dušan Galusek: Z pivnice do medzinárodného centra pre výskum skla

Chcel byť archeológom, namiesto toho však na Slovensku vybudoval medzinárodné centrum na vývoj a výskum skla. Profesor Dušan Galusek získal ocenenie Vedec roka SR 2019 v kategórii osobnosť medzinárodnej spolupráce.

„Vedeckého Oskara“ profesorovi Galuskovi priniesla „úspešná mnohoročná spolupráca so špičkovými svetovými a európskymi pracoviskami materiálového výskumu a získanie podpory z programu Horizont 2020 vo výške 15 miliónov eur na vybudovanie centra sklárskeho výskumu európskeho významu.“

Úspešný vedec v rozhovore hovorí o svojej ceste k silikátovej chémii a sklu. Hovorí tiež o tom, čomu sa v centre spoločne s tímom venujú, ale aj o tom, v čom slovenská veda dobieha medzinárodnú a v čom má, naopak, rezervy.

Čo pre vás znamená ocenenie Vedec roka?

Vnímam to ako uznanie mojej práce. Vo vede však neexistujú osamelí bežci, je to tímová vec. Je to ocenenie celého tímu, ktorý som pomáhal budovať a ktorý robí perfektnú robotu.

Získali ste ocenenie v kategórii osobnosť medzinárodnej spolupráce. Ako sa vám podarilo si vybudovať takú silnú medzinárodnú sieť spolupracovníkov?

Každý vedec by mal mať sieť spolupracovníkov v zahraničí. Mne veľmi pomohol môj školiteľ diplomovej práce, súčasný predseda SAV profesor Pavol Šajgalík, ktorý mi sprostredkoval prvé zahraničné pobyty. Vďaka nemu som sa dostal na Univerzitu v Leeds k profesorovi Frankovi Rileymu, ktorý bol excelentným vedcom svetového formátu. Dostal som sa aj do Darmstadtu k profesorovi Ralfovi Riedlovi, čo je veľké meno v oblasti keramiky. V Darmstadte som si vybudoval prvé kontakty, dostal sa na prvé konferencie. Niektoré medzinárodné kontakty vznikajú na prednáškach, iné v bare a z niektorých sa vyvinú priateľstvá.

Problém je, že drvivá väčšina vzťahov medzi vedcami býva neformálna, len malé percento z nich sa podarí pretaviť do nejakého projektu. Neformálne vzťahy sú o tom, že si v prípade potreby neoficiálne vypomáhame. Priateľa v Taliansku poprosím, aby mi niečo zmeral na svojom prístroji, on mi to zmeria a spoločne publikujeme výsledky.

V optimálnom prípade by však mala takáto spolupráca vyústiť práve do spomínaného spoločného projektu. A to je to, čo sa nám podarilo. Dali sme dohromady medzinárodný tím, ktorý úspešne požiadal o projekt na vybudovanie centra.

Ako vyzeralo toto centrum pred tým, ako sa vám podarilo získať peniaze na jeho zveľadenie?

V Trenčíne kedysi existoval Výskumný a vývojový ústav sklársky, ktorý prežil rok 1990 vo veľmi redukovanej forme. Vtedy sa tu začal angažovať môj terajší kolega profesor Marek Liška, ktorý s pomocou Ústavu anorganickej chémie SAV vybudoval sklárske laboratórium vo svojej pivnici. Tam fungovalo do roku 1997.

Ja som na pracovisko prišiel v roku 1995. Boli sme štyria, nemali sme žiadne projekty a tiesnili sme sa v pivnici na 40 metroch štvorcových. Po založení univerzity v roku 1997 sa stal profesor Liška jej prvým prorektorom pre vedu. Podarilo sa mu dosiahnuť, že nás univerzita prichýlila pod svoje krídla ako spoločné pracovisko univerzity a Ústavu anorganickej chémie SAV.

Presťahovali sme sa z pivnice, pracovisko začalo rásť a naberať ľudí. Približne v roku 2007 prišli štrukturálne fondy. Vtedy sme sa do toho „opreli“, podali veľký projekt na vybudovanie Centra excelentnosti pre keramiku, sklo a silikátové materiály (CEKSIM). Získali sme podporu z operačného programu výskum a vývoj v hodnote asi 4 miliónov eur, za čo sme zrekonštruovali časť priestorov a nakúpili väčšinu techniky, ktorú dodnes používame.

Zhruba pred piatimi rokmi (cca v roku 2015) prišla výzva z Horizontu 2020 v oblasti „tímingu“. Šlo v nej o vybudovanie špičkových centier európskeho výskumu v tých krajinách, ktoré majú z pohľadu Európskej komisie slabšie výstupy vo vede. Patria sem všetky nové krajiny EÚ – Poľsko, Česko, Maďarsko, my, ale aj Cyprus, Malta alebo Portugalsko.

Povedal som si, že by sme to mohli skúsiť, aj keď šanca na úspech bola minimálna. Oslovil som svojich priateľov vedcov z Nemecka, Talianska a Španielska. Uspeli sme ako jediný projekt zo Slovenska medzi desiatkou najlepších. Podaných bolo 164 projektov.

Projekt sa naplno rozbehol v roku 2017. Sme uprostred procesu, momentálne nás je viac ako 60 aj s doktorandami, pričom tu máme zastúpenie z 15 krajín sveta.

Dostať sa z pivnice až k medzinárodne uznávanému pracovisku je úspech.

Je pre mňa veľké zadosťučinenie, že sa nám to vďaka tvrdej práci a cieľavedomosti podarilo, a to aj napriek tomu, že podmienky rozhodne neboli ideálne. Stále sme však iba v polovici cesty. Centrum zďaleka nie je dobudované, stále sa máme kam posúvať. Myslím si však, že to je vec vlastná vede vo všeobecnosti: žiadna otázka nie je nikdy definitívne ukončená. Veda je neustály vývoj, spochybňovanie toho, čo už vieme, a to nás posúva dopredu. Neexistuje v nej statickosť ani žiadne večné pravdy.

Ako ste sa vy osobne dostali k sklu? Je to vášeň z detstva?

Kdeže. Ešte na strednej škole som o skle nevedel vôbec nič. Mojím snom bolo študovať archeológiu alebo biológiu. Keď som sa v roku 1986 rozhodoval, kam pôjdem na vysokú školu, tak sa ma môj otec opýtal, z čoho chcem ako archeológ žiť. Dal som na jeho radu a keďže bolo v tom čase v našom regióne veľa silikátového priemyslu, vypočítavo som si podal prihlášku na silikátovú chémiu.

Mal som však fantastické šťastie, lebo sa tam stretla úžasná partia ľudí. Nielenže sme si sadli ľudsky, ale navzájom sme sa ťahali aj v učení. Počas štúdia som však bol stále presvedčený o tom, že žiaden výskum robiť nepôjdem, a zamestnám sa vo fabrike. To sa však na prelome režimov skomplikovalo, a tak som sa nakoniec prihlásil na doktorandské štúdium.

Počas doktorandského štúdia som sa v Bratislave venoval keramike. Keď sa mi však naskytla príležitosť v sklárskom laboratóriu v Trenčíne, neváhal som.

Zdroj: Archiv D. Galuska

Aké sú základné oblasti výskumu, ktorým sa v centre venujete?

Prvou je vývoj funkčných skiel, ktoré majú špecifické vlastnosti. Snažíme sa modifikovať bežné sklo tak, aby nadobudlo napríklad elektrické, magnetické alebo optické vlastnosti.

Druhou oblasťou je zhodnocovanie odpadov. O skle si väčšina ľudí myslí, že je stopercentne recyklovateľné, to však nie je celkom pravda. Existuje veľká skupina sklárskych produktov, ktoré sa recyklovať nedajú, napríklad medicínske sklo či sklo z televíznych monitorov. Snažíme sa prísť na spôsob, ako toto sklo zhodnotiť.

Treťou oblasťou je vývoj takzvaného bioskla. Ide o špeciálny typ skla, ktorý je v prípade potreby možné napríklad vložiť do tela ako náhradu tkaniva. Predstavte si, že pacient má po úraze či chorobe dieru v kosti. Tú je možné zaplniť vlastnou kosťou alebo umelou náhradou, ktorá môže byť napríklad zo špeciálneho skla. Toto „lešenie“ je však nastavené tak, aby sa v tele postupne rozpúšťalo a pri rozpade vylučovalo do okolia zložky, ktoré podporujú rast tkaniva. V ideálnom prípade sa sklo rozpustí presne vtedy, keď je úplne nahradené vlastnou kosťou.

Poslednou témou je modifikácia povrchov skla, kde na povrch skla aplikujeme vrstvu či povlak iného materiálu, a meníme tak jeho vlastnosti.

K jedným z vašich najvýznamnejších úspechov patrí aj aplikovanie dvojstupňového spekania pri výrobe korundovej keramiky. Mohli by ste vysvetliť, o čo ide?

Korundová keramika nie je tá, ktorú používame v kuchyni. Ide o špecifický typ keramiky, ktorý má špecifické vlastnosti (je veľmi pevná) a využíva sa napríklad v strojárskom priemysle, pri obrábaní kovov a podobne. Musí mať však veľmi dobré mechanické vlastnosti.

V tom čase sme s korundovou keramikou intenzívne pracovali a snažili sme sa vyrobiť materiál, ktorý by mal vysokú odolnosť voči opotrebovaniu. Pri experimentoch sme zistili, že čím sú kryštáliky väčšie, tým rýchlejšie sa opotrebuje. Hľadali sme preto spôsob, ako rast zŕn v tom materiáli potlačiť a dosiahnuť trvácnosť i pevnosť.

Tento typ keramiky sa vyrába z prášku, pri korundovej keramike ide o oxid hlinitý (korund je po diamante druhý najtvrdší minerál, pozn. red). Tento prášok je tvorený maličkými kryštálikmi, ktoré sú tisíckrát menšie ako kryštáliky kuchynskej soli. Na to, aby ste z neho spravili keramiku, ho musíte zlisovať a zahriať na vysokú teplotu. Tento proces sa nazýva spekanie. Počas spekania sa mikrokryštáliky „zlepia“ a vzniká hutný materiál bez dutín či pórov.

Problém je, že v drvivej väčšine prípadov sa pri spekaní kryštáliky nielen zlepia dohromady, ale aj narastú a tento jav má veľmi zlý vplyv na mechanické vlastnosti výsledného produktu, ktorý má napríklad nižšiu pevnosť v ohybe a ľahšie sa zlomí.

Vedci preto hľadajú spôsoby, ako pri spekaní rast zrniečok potlačiť. Nám sa podarilo dokázať, že riešením tohto problému môže byť dvojstupňové spekanie. Tento proces sme nevymysleli my, používal sa aj predtým, ibaže bol úspešný len pri materiáloch s kubickou kryštalickou mriežkou.

Náš tím získal prvenstvo v tom, že sa nám podarilo nájsť podmienky, pri ktorých to funguje aj v prípade korundu, hoci nemá kubickú kryštalickú mriežku. Podarilo sa nám tak pri výrobe tohto mimoriadne pevného materiálu vyhnúť jeho „oslabeniu“.

Dušan Galusek počas slávnostného ocenenia Vedec roka 2019. Autor: Marián Zelenák, CVTI SR

Ako ďalší váš významný úspech sa spomína vývoj nového typu transparentnej balistickej ochrany so zvýšenou odolnosťou voči protipancierovým strelám.

Šlo o projekt NATO Science for security. Kontaktovala nás firma, s ktorou sme už predtým spolupracovali. Chceli sa pustiť do segmentu pancierov a nepriestrelných skiel. Keramika sa dá využiť v nepriestrelných priezoroch v tankoch alebo sa bežne používa v pancieroch. Napríklad nepriestrelné vesty, ktoré nosia vojaci, majú v sebe keramické platne. 

Bežné nepriestrelné sklá tvoria vrstvy skla, medzi ktorými sú vrstvy polykarbonátu. Strelu zadrží do veľkej miery sklo, pretože pri prenikaní materiálom a vytváraní trhlín strela spotrebuje veľmi veľa energie. Čím viac vrstiev skla musí strela prekonať, tým viac energie stratí. Takéto sklá sú však vhodné len proti bežným strelám, napríklad ochránia pred olovenými guľkami vystrelenými z pištole.

Vojenské zbrane sú však iná kategória. Rýchlosť strely je väčšia a strela je z iného materiálu, často napríklad z tvrdenej ocele. Protipancierové strely sú z karbidu volfrámu, extrémne tvrdého a ťažkého keramického materiálu, ktorý prerazí skoro všetko.

Keby ste chceli vyrobiť nepriestrelné sklo odolné proti tejto strele štandardným spôsobom vrstvenia, malo by hrúbku 18 centimetrov. Do vrtuľníku či limuzíny politika by ste takéto sklo nemohli použiť. Chceli sme preto vyvinúť materiál, ktorý protipancierovú strelu zadrží, ale bude oveľa tenší.

S kolegami v Česku a v spolupráci s dvoma výskumnými ústavmi v Rusku a na Ukrajine sa nám to nakoniec podarilo. Na prednú vrstvu skla sme aplikovali transparentnú keramiku, v tomto prípade zafírový monokryštál, a vytvorili sme pancier s hrúbkou iba 50 milimetrov.

Jeho funkčnosť sme odskúšali na strelnici a získali všetky potrebné certifikáty. Zatiaľ ho nikto nevyrába, pretože je to príliš drahé. Technológie však postupujú veľmi rýchlo, osobne si myslím, že sa priemyselného využitia tohto konceptu onedlho dočkáme.

Momentálne ste viac manažérom celého projektu ako aktívnym vedcom. Nechýba vám veda?

Chýba. No ak chcete rásť, uvedomíte si, že viac dosiahnete, ak prácu v laboratóriu zveríte tímu a vy sa venujete manažmentu. Musíte však v sebe prekonať bariéru, ktorá vám zabraňuje veriť tomu, čo ste neurobili vlastnými rukami. V začiatkoch to nebolo ľahké, ale nakoniec sa mi to podarilo. Zároveň to však neznamená, že by som vedu vôbec nerobil. Stále sa stretávam s tímom, musím rozumieť výsledkom, ktoré generuje. A ak sa dostane do slepej uličky, musím byť schopný pomôcť.

Máte nejaké vedecké méty, ktoré by ste chceli dosiahnuť?

Mojou srdcovou oblasťou je spomínané biosklo. Veľmi rád by som tento vývoj dotiahol na úroveň klinického testovania a využívania v praxi.

Mám však aj vedecko-manažérsku métu. Ako jeden z vážnych problémov slovenskej vedy vnímam priepasť medzi výskumnou prácou v laboratóriu a výrobou. V našej oblasti by sme takúto spoluprácu veľmi uvítali, preto sme nadviazali spoluprácu s významnou nadnárodnou spoločnosťou, s ktorou rozbiehame aktivity v oblasti povrchových úprav skiel.

Dokážeme všeličo, no na Slovensku chýba systém, ktorý by umožnil, aby sa výsledky nášho výskumu rýchlo, ľahko a efektívne dostali do výroby.

Univerzita v Tel Avive napríklad zarába zhruba 50 percent svojho rozpočtu z predaja licencií a patentov. Funguje to tak, že raz ročne zorganizujú workshop, na ktorom študenti a vedci predstavujú novinky. Nahrnú sa tam firmy z celého sveta, hľadajú a kupujú zaujímavé riešenia i inovácie.

Zdroj: CVTI SR

Tamara Leontievová

Sponzori. Zdroj: CVTI SR

 
 

 

 

Súvisiace:

Hore
TVT2020 prihlasovanie
Veda v CENTRE / Vedecká kaviareň 6/2020
TVT2020 súťaže
Vedec roka SR
Vedecká cukráreň video
VC 6/2020 železany
Quark_2020
Veda v CENTRE máj
Vedecká cukráreň 5/2020
Aurelium - centrum vedy
Vírusy, vakcíny, imunita
Quark 25 rokov
kúpa časopisov jún 2016
TAG Slovenská veda
banner záhrady
Publikácie Veda v CENTRE
Zaujímavosti vo vede
Schopnosť rastlín adaptovať sa, je veľká.
Zistite viac