Co nejpevnější a zároveň co nejlehčí plech je základ mnoha odvětví průmyslu. Vědkyně Šárka Mikmeková z Ústavu přístrojové techniky Akademie věd ČR vyvinula s japonským fyzikem Tomohiro Aoyamou novou zobrazovací metodu zviditelnění fáze v TRIP oceli, která umožnila lépe pochopit vztah mezi strukturou a výslednými vlastnostmi vysokopevnostních ocelí a výrazně urychlila jejich další vývoj. Za tento unikátní počin převzala dnes ocenění od Japan Institute of Metals and Materials.

Na snímku Šárka Mikmeková a Tohimoro Aoyama

Vyrobit plech tak, aby byl co nejtenčí a nejpevnější? Odlehčit karoserii auta, a přitom neztratit nic na její bezpečnosti? Především těmito tématy se ve svých výzkumech zabývá Šárka Mikmeková z Ústavu přístrojové techniky AV ČR. A klíčovým materiálem je právě TRIP ocel. Z ní se vyrábějí odlehčené karoserie, používá se i při výrobě součástek pro letecký průmysl a při stavbě mrakodrapů. Plechy jsou lehčí, a přitom nic neztratily na bezpečnosti, zachovaly si stejný bezpečnostní koeficient.

„Pro vývoj nové generace vysokopevnostních ocelí je zásadní pochopit vztah mezi mikrostrukturou a výslednými mechanickými vlastnostmi,“ vysvětluje Šárka Mikmeková. „Moderní vysokopevnostní oceli mají velice složitou vnitřní strukturu s obsahem nanofází, které jsou nehomogenně rozptýleny v materiálu. Pro jejich analýzu bylo nutno vyvinout novou techniku, která umožní zobrazit strukturu v nanoměřítku, identifikovat všechny fáze a zároveň mapovat velké oblasti na vzorku.“
To se jí společně s japonským kolegou Tomohiro Aoyamou beze zbytku podařilo. Vyvinula metodu, která dokáže zviditelnit fáze v TRIP oceli na 1 eV v rastrovacím elektronovém mikroskopu. „Naše technika poskytuje všechny požadované informace o struktuře a umožňuje například vhodně optimalizovat parametry termomechanického zpracování za účelem dosažení excelentních mechanických vlastností,“ uvedla sedmatřicetiletá vědkyně.

Úspěšný výzkum i díky ocelářskému gigantu

Výzkumu na vývoji nové generace vysokopevnostní oceli se Šárka Mikmeková detailněji věnovala v japonském ocelárenském gigantu JFE Steel Corporation, kde působila v letech 2013 až 2018. Právě zde spolupracovala s fyzikem Aoyamou, s nímž ocenění získala. „Tato ocelárna patří mezi deset největších firem v Japonsku, je jedním z předních producentů pokročilých vysokopevnostních ocelí. Měli jsme zde skvělé zázemí, i to nám umožnilo takové výsledky,“ říká Mikmeková s tím, že měli k dispozici nejmodernější techniku a špičkové mikroskopy. Mikroskopické fotografie pak dokázaly zachytit, že každá fáze v TRIP oceli má jiný kontrast a na základě toho je lze odlišit.
O dosažení lepších vlastností oceli usilují nejen výrobci automobilů, ale například i firmy působící v leteckém průmyslu či při výstavbě mrakodrapů.

Jediná Češka s japonským oceněním za oblast metalografie

Kolegové Mikmeková–Aoyama spolupracovali ve stejném oddělení pobočky ocelárny v Kawasaki. Vyvinutím nové zobrazovací metody se zabývali tři roky a již před čtyřmi lety tuto zobrazovací techniku začala firma JFE Steel využívat k rutinní analýze svých produktů v pobočkách v Kawasaki, Fukuyamě a Chibě. Poté jejich výzkum publikoval prestižní časopis UltraMicroscopy a úspěchu si všiml také Japan Institute of Metals and Materials, který vědcům 16. března 2021 udělil v Tokiu cenu za oblast metalografie.
„S ohledem na opatření kvůli covidu teď nemohu do Japonska odletět, proto doktor Tomohiro Aoyama převezme cenu za nás oba. Já ji převezmu alespoň on-line,“ vysvětluje Šárka Mikmeková, pravděpodobně jediná Češka v historii, která toto ocenění získala.

Ocelářka od narození

Šárka Mikmeková žije a pracuje v Brně. Rodačka z Třince o sobě s úsměvem říká, že se už jako „ocelářka“ narodila. „Ocel je doposud světově nejdůležitější, multifunkční a nejvíce adaptabilní materiál. Najdeme ji ve všech aspektech našeho života, jako jsou auta, kterými jezdíme, budovy, ve kterých pracujeme, domy, kde žijeme, a nespočtu jiných zařízení, která nás obklopují,“ dodala vědkyně a poukázala na dlouhou a vyhlášenou ocelářskou tradici v České republice.

Chci vymyslet rychlou a efektivní techniku na objektivní klasifikaci všech fází v ocelích.

Výzkumu v oblasti vysokopevnostních ocelí a novým zobrazovacím metodám se Šárka Mikmeková věnuje dále. Na pozici vedoucí nové vědecké skupiny v Ústavu přístrojové techniky AV ČR zúročuje zkušenosti z Japonska a své poznatky chce rozvinout ještě detailněji. „Chci vymyslet rychlou a efektivní techniku na objektivní klasifikaci všech fází v ocelích. Obrazové výstupy se snažíme zpracovávat metodou umělé inteligence, tedy strojovým učením, a jednotlivé fáze pak od sebe dokážeme lépe odlišit,“ uzavírá Šárka Mikmeková.

Co jsou to TRIP oceli (TRIP = Trasformation-Induced Plasticity, transformační indukovaná plasticita)

klíčový materiál v automobilovém průmyslu, používá se při výrobě odlehčených karoserií
používá se při výrobě komponentů pro letecký průmysl i při stavbě mrakodrapů
ocel je 100% recyklovatelná, vysoce ekologická (každá ocel, nejen TRIP)

(tz)