Anyagtudomány és Fotonika tématerületi kutatások a nemzetvédelem és nemzetbiztonság növelése érdekében a Szegedi Tudományegyetemen

A Tématerületi Kiválósági Program célja, hogy a felsőoktatási intézmények és kutatóhelyek szakmai kiválóságára építve, tématerületi kutatásfejlesztési programokat bonyolítsanak le (beleértve az alapkutatást, alkalmazott kutatást és kísérleti fejlesztést).

Az „Anyagtudomány és fotonika” projekt általános célja a résztvevő kutatócsoportokban a TKP2020 Intézményi Kiválósági Program folyamán elkezdett alapkutatások és az ezekre épülő alkalmazott és kísérleti fejlesztések megerősítése a nemzetvédelem és nemzetbiztonság növelése érdekében. A tematikus célok meghatározása során alapvetően a hazánk számára legfontosabb katonai szövetség (NATO) K+F célkitűzéseinek (NATO Science & Technology Trends 2020-2040) eléréséhez igyekeztek hozzájárulni a kutatók. A dokumentumban azonosított 8 célterületből kettőhöz kapcsolódnak közvetlenül, melyek az új anyagok és gyártástechnológiák (pl. olcsó szenzorok és szenzorhálózatok, decentralizált gyártás), valamint az űrtechnológiák (pl. űrkémia, űrbéli gyártástechnológiák). A pályázati felhívásban szereplő védelmi célterületekhez a környezet és szenzortechnológia, CBRN védelem, additív gyártástechnológia, lézertechnológia, anyagtechnológia, mikro- és nanotechnológia és fotonika pontokon kapcsolódik az SZTE. Ezek nagy része aktívan művelt terület a Szegedi Tudományegyetemen, az érintett kutatók rendszeresen publikálnak a tématerület vezető folyóirataiban, illetve a hazai átlagot messze meghaladó szabadalmi portfólióval is rendelkeznek. A konkrét alprojekteket és az elérni tervezett eredményeket a következők szerint foglalták össze.

Környezetérzékelés, szenzortechnológia, jelfeldolgozás, távérzékelés, lézertechnológia és fotonika témakörökben a következő területeken terveznek alap- és alkalmazott kutatásokat:

1. intelligens alapanyagok, szenzorikai struktúrák készítése,
2. érzékeny, távoli, kontaktusmentes mérésekre alkalmas lézerspektroszkópiai érzékelő rendszerek építése és
3. alkalmazásuk toxikus anyagok felismerésére, osztályozására.

Olyan új, összetett nemesfém-és egyéb nanohibrid-alapú struktúrák tervezése a cél, amelyek környezetvédelemben használatos (elektro)katalizátorok fejlesztéséhez és szenzortechnológiák korszerűsítéséhez járulhatnak hozzá. Továbbá a környezetérzékelési képesség növelését lézeres fotoakusztikus rendszerek fejlesztésével is segíteni kívánják. A kutató célja a korábbiaknál sokkal érzékenyebb fotoakusztikus rendszerek létrehozása és alkalmazása, illetve megvizsgálják ezek drónra telepíthetőségének lehetőségét is.

Űr- és gyártástechnológia témakörben javasolt kutatás alapját képezik a korábban hazai és nemzetközi forrásból megvalósult elektrokémiai kutatások, amelyek jellemzően a szén-dioxid átalakítását célozták meg hasznos termékekké. Jelen kutatás célja az elektrokémiai technológiák kiterjesztése olyan módon, hogy azok alkalmazhatóak legyenek a világűrben, oxigénvisszanyerés és különböző alapanyagok előállítására. Következő lépésben vizsgálni fogják egy olyan katalitikus reaktor létrehozását, amellyel a világűrben állíthatnak elő olyan termékeket, amelyeket a nemzetközi űrállomáson már most is működő 3D nyomtató alapanyagaként hasznosíthatók.

Mikro-, anyag- és gyártástechnológia témakörben a céljuk a védelmi jellegű decentralizált gyártástechnológiák vizsgálata az SZTE 3D Nyomtató Központra építve. Egyedi kihívásoknak megfelelő nyomtató alapanyagok fejlesztése mellett olyan tervezési metodikák és protokollok meghonosítására és fejlesztésére törekednek, amelyek segítségével térben optimált tulajdonságú és a környezeti terheléshez igazodó viselkedésű, ún. funkcionálisan gradiens anyagok nyomtathatók. A kutatók további célja az additív gyártástechnológiák minőségbiztosítását támogatni képes mikro-CT mérési metodika kiterjesztése a nem szilárd rendszerek 3D szerkezetének kvantitatív jellemzésére.

„Nanotechnológia a CBRN (vegyi, biológiai, radiológiai és nukleáris) anyagok elleni védelem céljából” témakörben az elvárás olyan 2D nanoanyagok és azok kompozitjainak tervezése, előállítása és jellemzése, amelyek alkalmasak lehetnek CBRN fegyverek hatóanyagainak együttes vagy szelektív eltávolítására a lakosság védelmének érdekében. További cél a kifejlesztett nanoszerkezetek alkalmazhatóságának bővítése a CBRN veszély elhárítására különféle terepen és éghajlati viszonyok között.

A kutatás kivitelezésébe az SZTE TTIK Kémiai és Fizikai Intézeteinek kilenc kutatócsoportját vonták be, amelyek tématerülete elsősorban az anyagtudományt, nanotechnológiát és a fotonikát öleli fel. A szakmai kiválóságot jelzi, hogy ezek között 1 MTA Kutatócsoport és 4 MTA Lendület kutatócsoport található, illetve 1 esetben ERC Starting Grant támogatást is elnyert a résztvevő kutató. Emellett az érintett kutatók rendkívül sikeresek a hazai és nemzetközi pályázatokon, illetve eredményeiket a tématerület legrangosabb folyóirataiban publikálják. A projekt során kivitelezendő tudományos munka olyan alapkutatási eredmények létrejöttével jár, amelyek megalapozzák a további alkalmazott kutatásokat és kísérleti fejlesztéseket. A projekt résztvevői nagy hangsúlyt fektetnek a tudományos utánpótlás képzésére, elsősorban PhD hallgatók bevonása által. Továbbá a pályázat lehetőséget ad a gyorsan növekvő védelmi ipar szereplőivel való együttműködés előkészítésére és a csoportok közötti kutatási háló további erősítésére.

A projekt azonosító száma: TKP2021-NVA-19

Szakmai vezető: Prof. Dr. Kónya Zoltán (konya@chem.u-szeged.hu)