Nowe centrum doskonałości dla energooszczędnych technologii przeciwoblodzeniowych

Na Politechnice Warszawskiej powstanie nowe centrum doskonałości dla energooszczędnych technologii przeciwoblodzeniowych. Projekt NEXUS, którego PW jest konsorcjantem, otrzymał dofinansowanie w ramach konkursu HORIZON-WIDERA-2026-02-WIDENING-01 (Twinning) programu Horyzont Europa.

W ramach projektu NEXUS Politechnika Warszawska (Wydział Inżynierii Materiałowej) będzie rozwijać kompetencje w obszarze nowoczesnych materiałów i systemów zapobiegania oblodzeniu struktur kompozytowych. Celem projektu NEXUS jest utworzenie centrum doskonałości wzmacniającego potencjał innowacyjny polskiego ekosystemu badawczego tworzonego przez Fundację Partnerstwa Technologicznego TECHNOLOGY PARTNERS oraz Politechnikę Warszawską (Wydział Inżynierii Materiałowej). Centrum będzie koncentrować się na opracowywaniu hybrydowych systemów przeciwoblodzeniowych o zwiększonej efektywności energetycznej. 

– Projekt połączy badania naukowe, szkolenia, warsztaty oraz wymianę kadry, tworząc ośrodek kompetencji dla rozwoju technologii nowej generacji. Jednym z najważniejszych rezultatów przedsięwzięcia będzie opracowanie demonstratora technologii wykorzystującego innowacyjne, wielofunkcyjne hybrydowe systemy przeciwoblodzeniowe, integrujące aktywne rozwiązania grzewcze na bazie termoplastycznych włókien z przewodzącymi nanocząstkami z nowoczesnymi powłokami zapobiegającymi oblodzeniu. Opracowane rozwiązania mogą znaleźć zastosowanie m.in. w małym lotnictwie, łopatach turbin wiatrowych oraz infrastrukturze cywilnej, przyczyniając się do zwiększenia bezpieczeństwa i efektywności energetycznej tych systemów poprzez zapobieganie gromadzeniu się lodu – wyjaśnia prof. dr hab. inż. Anna Boczkowska z Wydziału Inżynierii Materiałowej, kierownik projektu z ramienia PW.

Cele szczegółowe projektu obejmują:

1. Prowadzenie wspólnych, wykraczających poza obecny stan wiedzy badań w dziedzinie zrównoważonych, wielofunkcyjnych układów hybrydowych służących energooszczędnemu zapobieganiu oblodzeniu.

2. Utworzenie trwałych sieci współpracy między doświadczonymi i młodymi naukowcami z różnych jednostek naukowych.

3. Prowadzenie nowatorskich szkoleń w ramach 5 workshopów, kładących szczególny nacisk na młodych naukowców.

4. Wzmocnienie zdolności w zakresie zarządzania badaniami oraz umiejętności administracyjnych, w tym pisania i administrowania projektami.

5. Podniesienie profilu badawczego i rozpoznawalności na forum międzynarodowym partnerów z Polski

Projekt podzielony jest na 6 zadań, przy czym część badawcza będzie realizowana w ramach zadania 1 przez 34 miesiące. Efektem badań, poza wspólnymi publikacjami i wystąpieniami konferencyjnymi, będzie demonstrator technologii oparty na profilach aerodynamicznych NACA0012, wykorzystujący eksperymentalnie zweryfikowaną konfigurację hybrydową dwóch innowacyjnych systemów aktywnego ogrzewania zapobiegającego oblodzeniu – jednego z obwodami przewodzącymi wytworzonymi metodą druku 3D oraz drugiego z wytłaczanymi włóknami termoplastycznymi – i wzbogacony o zmodyfikowaną powłokę lodofobową. 

Międzynarodowa współpraca naukowców

Konsorcjum realizujące projekt składa się z: Fundacji Partnerstwa Technologicznego TECHNOLOGY PARTNERS (Polska), która jest koordynatorem projektu, Politechniki Warszawskiej – Wydziału Inżynierii Materiałowej, Fraunhofer Institute for Applied Polymer Research IAP (Niemcy) oraz Institute of Polymers, Composites and Biomaterials of CNR (Włochy).

Połączenie doświadczenia partnerów z Niemiec i Włoch oraz dostępu do zaawansowanej infrastruktury badawczej pozwoli stworzyć trwałą sieć współpracy naukowej Polskich jednostek z uznanymi Europejskimi ośrodkami badawczymi. Ważną częścią projektu będzie również rozwój kompetencji naukowców przez organizację warsztatów, szkoleń oraz krótkoterminowych pobytów badawczych dla doświadczonych i młodych naukowców. Zaplanowano także wzmacnianie kompetencji w zakresie zarządzania badaniami i przygotowywania projektów międzynarodowych poprzez coaching oraz specjalistyczne szkolenia.

Dotychczasowa współpraca pomiędzy Fundacją Technology Partners a Wydziałem Inżynierii Materiałowej wykazała, że wprowadzenie dwu- i trójfunkcyjnych sferokrzemianów do różnych powłok, a także zastosowanie teksturyzacji laserowej, pozwala na skuteczne zwiększenie hydrofobowości oraz ograniczenie oblodzenia struktur kompozytowych. Proponowane w projekcie NEXUS badania mają na celu wyjście poza obecny stan wiedzy poprzez opracowanie mechanizmów przeciwdziałających oblodzeniu – zarówno pasywnych (powłoki), jak i aktywnych (ogrzewanie) – zintegrowanych w jeden hybrydowy układ techniczny. Główna koncepcja zakłada połączenie regulowanej zwilżalności powierzchni, laserowo teksturowanej morfologii hierarchicznej oraz ogrzewania Joule’a (wywoływanego przepływem prądu) w obrębie zrównoważonych osnów polimerowych, co pozwoli na uzyskanie powłok zarówno opóźniających tworzenie się lodu, jak i aktywnie go usuwających w razie potrzeby. Takie podejście umożliwia efektywne ogrzewanie Joule’a przy niskim napięciu, co znacząco obniża zapotrzebowanie na energię podczas procesów usuwania lodu. 

– Każdy z partnerów wnosi uzupełniającą się wiedzę specjalistyczną w zakresie powłok funkcjonalnych i systemów grzewczych, oferując unikalne podejścia do hybrydowych, aktywno-pasywnych technologii przeciwoblodzeniowych oraz ich testowania – możliwości, którymi nie dysponują pozostałe jednostki partnerskie. W rezultacie współpraca w ramach części badawczej przyczyni się do podniesienia poziomu doskonałości naukowej we wszystkich uczestniczących instytucjach i zespołach badawczych – podkreśla prof. Boczkowska. 

Fundacja Technology Partners wnosi doświadczenie w zakresie wytwarzania termoplastycznych włókien grzejnych. Politechnika Warszawska, a konkretnie Wydział Inżynierii Materiałowej, oferuje zaawansowane możliwości kształtowania właściwości powierzchni poprzez teksturyzację laserową i wieloskalową charakterystykę strukturalną, w tym badania powłok lodofobowych i hydrofobowych oraz Instytut z Włoch posiada doświadczenie w opracowywaniu, modyfikacji i aplikacji powłok stosowanych przy wytwarzaniu elementów kompozytowych, natomiast Instytut Fraunhofera dysponuje wieloletnim doświadczeniem w dziedzinie systemów grzewczych wytwarzanych metodą druku 3D. Teksturyzacja laserowa będzie prowadzona na Wydziale Inżynierii Materiałowej przez mgr inż. Annę Łabędę, która tym tematem zajmuje się w ramach doktoratu.

Kierownikiem zespołu z Politechniki Warszawskiej jest prof. dr hab. inż. Anna Boczkowska z Wydziału Inżynierii Materiałowej. W projekcie będą uczestniczyć członkowie jej grupy badawczej Kompozyty Polimerowe, składającej się z 6 doświadczonych naukowców oraz 8 doktorantów. Jest to już kolejny projekt w ramach programu TWINNING realizowany przez zespół prof. Boczkowskiej. Poprzedni projekt COMP-ECO Strengthening Mazovian multifunctional composite ecosystem through a holistic approach and a strategic alliance with European leaders, zakończony w grudniu 2025 roku pozwolił na nawiązanie trwałej współpracy i odbycie licznych pobytów badawczych przez młodych naukowców i doktorantów w tak znamienitych uczelniach jak TU Delft i TU Dresden. To właśnie w efekcie tego projektu powstał pomysł, aby zastosować wytwarzane przez zespół z Wydziału Inżynierii Materiałowej termoplastyczne włókna zawierające nanorurki węglowe jako aktywne systemy odladzające, zintegrowane ze strukturą kompozytową. W połączeniu z rozwijanym od 10 lat tematem powłok hydro- i lodofobowych przez dr inż. Rafała Kozerę i dr inż. Bartłomieja Przybyszewskiego, członków zespołu Kompozyty Polimerowe, możliwe jest stworzenie systemów hybrydowych, które będą badane w projekcie NEXUS. 

Zespół Politechniki Warszawskiej liczy na owocną współpracę w ramach projektu i dalsze rozwijanie kompetencji, a w przyszłości wspólne projekty badawcze. Najbardziej cenna jest możliwość rozwoju zespołu badawczego, młodych naukowców w trakcie prowadzenia wspólnych badań naukowych oraz zdobywanie wiedzy i umiejętności zarówno technicznych, jak i tzw. „miękkich” w trakcie szkoleń.

Łączny budżet projektu wynosi 1 499 925 euro, z czego budżet Politechniki Warszawskiej jako partnera projektu to 299 800 euro.

Instrument Twinning programu Horyzont Europa wspiera instytucje badawcze w rozwijaniu współpracy z uznanymi europejskimi ośrodkami naukowymi. Projekty realizowane w ramach tego działania umożliwiają wymianę wiedzy i doświadczeń, prowadzenie wspólnych badań, rozwój kompetencji naukowców oraz wzmacnianie potencjału organizacyjnego instytucji. Dzięki budowaniu trwałych partnerstw międzynarodowych Twinning przyczynia się do podnoszenia poziomu doskonałości naukowej, zwiększania konkurencyjności uczelni i instytucji badawczych oraz ich aktywniejszego udziału w europejskich programach badawczych.