Inżynieria materiałowa 

to jedna z najważniejszych dziedzin naukowych na świecie

Izabela Blimel, Nauka i Biznes. Lider 2024: Panie dziekanie, jakby pan podsumował ostatnią kadencję, jakie ważne zmiany zaszły na Wydziale?  

Prof. Janusz Mikuła, Dziekan Wydziału Inżynierii Materiałowej i Fizyki Politechniki Krakowskiej: W ciągu ostatnich czterech lat zaszły znaczące zmiany, zwłaszcza na naszym Wydziale, który został utworzony zaledwie pięć lat temu w ramach reformy na Politechnice Krakowskiej. Wydział Inżynierii Materiałowej i Fizyki (WIMiF) powstał w wyniku przekształcenia dawnego Instytutu Inżynierii Materiałowej i funkcjonował na Wydziale Mechanicznym Politechniki Krakowskiej i Instytutu Fizyki, Wydziału Fizyki Matematyki i Informatyki. Udało nam się już zintegrować pracowników jednostek, lecz obecnie stoimy przed wyzwaniem uzyskania zgody na budowę nowego budynku. Jednak realizacja tego projektu jest uzależniona od planów zagospodarowania przestrzennego miasta Krakowa, co sprawia, że nie jest to łatwa sprawa. Mamy nadzieję, że w przyszłości uda nam się zrealizować ten ambitny projekt.

Po pierwsze, wyposażyliśmy Wydział w nowoczesną aparaturę badawczą. Głównym obszarem naszej działalności jest inżynieria materiałowa, a więc wysokiej klasy laboratoria badawcze są niezbędne. Nasze laboratoria są wyposażone w supernowoczesny sprzęt, a wszystkie pomieszczenia są oszklone, aby umożliwić obserwację prac. Dostęp do laboratoriów jest możliwy za pomocą kodu, aby zapewnić bezpieczeństwo i ochronę przed niepowołanymi osobami. W większości laboratoriów prowadzone są rejestry prac. Po drugie, dla naszego Wydziału, w zakresie dydaktyki, istotne jest wyposażenie sal wykładowych i laboratoriów dydaktycznych. Posiadamy nowoczesne multimedia, oprogramowanie do symulacji zjawisk fizycznych i procesów technologicznych, trenażery oraz niezbędne urządzenia do realizacji zajęć dydaktycznych, które umożliwiają proces kształcenia zarówno w sposób tradycyjny, jak i z wykorzystaniem wirtualnej rzeczywistości.

I.B.: Jaką kategorię naukową posiada Wydział? 

J.M.: Na Wydziale funkcjonuje jedna ewaluowana dyscyplina naukowa, jaką jest Inżynieria materiałowa. W 2022 roku uzyskaliśmy kategorię A. Jesteśmy z tego dumni i wierzę, że utrzymamy ten poziom. Naszym celem jako Wydziału jest uzyskanie kategorii A+, uważam, że jest to do zrobienia. Politechnika Krakowska jako całość odnosi znaczące sukcesy w rankingach uczelni technicznych. Na osiem dyscyplin na uczelni, siedem z nich uzyskało kategorię A, a jedna A+. W związku z tym Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego zaproponowało, aby Politechnika Krakowska dążyła do uzyskania statusu uczelni badawczej, co zostało już zgłoszone do Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego. W tej chwili wszystkie jednostki Politechniki Krakowskiej skupiają się na pracach mających na celu uzyskanie tego statusu. Mamy nadzieję, że za dwa lata będziemy gotowi do wzięcia udziału w konkursie i osiągniemy ten cel. 

I.B.: Proszę powiedzieć, aby przybliżyć temat, szczególnie młodym ludziom, czym jest inżynieria materiałowa, co dokładnie „siedzi” w tym pojęciu? 

J.M.: Inżynieria materiałowa jest uważana za jedną z najważniejszych dziedzin naukowych po informatyce. Na arenie światowej, to właśnie inżynieria materiałowa zajmuje drugie miejsce. Rozwój obu tych dziedzin jest kluczowy dla postępu, ponieważ wszystko, co nas otacza, od przedmiotów, np. w tym pomieszczeniu, po samego człowieka, związane jest z materiałami. Inżynieria materiałowa jest dziedziną nauki i technologii. Zajmuje się badaniem, projektowaniem, produkcją i zastosowaniem materiałów w takich dziedzinach jak: przemysł, medycyna, energetyka czy transport. W ramach inżynierii materiałowej badane są różnorodne materiały, takie jak metale, polimery, ceramika, kompozyty, nanomateriały itp. Inżynieria materiałowa jest niezbędna w codziennym życiu, jest podstawą wielu rewolucyjnych rozwiązań. Odgrywa kluczową rolę w rozwoju nowych technologii, innowacyjnych produktów oraz w poprawie jakości i wydajności istniejących rozwiązań technicznych. Jej interdyscyplinarny charakter pozwala na współpracę z wieloma dziedzinami nauki i techniki, co przyczynia się do rozwoju nowatorskich rozwiązań w różnych obszarach życia codziennego i przemysłu.

Mimo tak ogromnego znaczenia inżynierii materiałowej, obserwujemy w Polsce niepokojący trend malejącej liczby studentów. Na niedawnym spotkaniu w Szczecinie przedstawiono dane, dotyczące rekrutacji na różne wydziały, które mnie zaniepokoiły. W województwie małopolskim, głównie na AGH i Politechnice Krakowskiej, odnotowano 42% udziału w rekrutacji na pierwszym stopniu studiów, zwłaszcza na kierunkach związanych z inżynierią materiałową. W przypadku drugiego stopnia studiów udział sięga 47%. Jednakże inne jednostki w Polsce zanotowały znaczący spadek zainteresowania kierunkami ścisłymi. Pomimo dobrych wyników rekrutacji na naszym Wydziale na drugim stopniu, na pierwszym nie uzyskaliśmy zadowalającego wyniku.

I.B.: Z czego, między innymi, wynika taka sytuacja?  

J.M.: Problemem jest brak świadomości młodzieży na temat inżynierii materiałowej. Jeśli nie uda się dotrzeć do nich z informacjami na temat atrakcyjności tego kierunku i korzyściami płynącymi ze studiowania na nim, zarówno naukowymi, jak i finansowymi, sytuacja może się pogorszać. W przeciwieństwie do informatyki, wiedza na temat inżynierii materiałowej jest niewystarczająca, co prowadzi do niedostatecznego zainteresowania tym kierunkiem studiów. I tak, jak wiedza na temat informatyki jest powszechna, to młody człowiek nie wie, co to jest inżynieria materiałowa, jakie są możliwe kierunki oraz co tak naprawdę „siedzi” w tej inżynierii materiałowej. I dlatego, między innymi, z powodu braku informacji, mamy niezadowalający poziom rekrutacji na studia pierwszego stopnia. W rezultacie, w Polsce, w ciągu kilku lat możemy odczuć niedobór specjalistów w przemyśle związanym z inżynierią materiałową.  

I.B.: A jakie są losy absolwentów Wydziału Inżynierii Materiałowej i Fizyki Politechniki Krakowskiej? 

J.M.: Absolwenci naszego Wydziału, zwłaszcza ci na drugim stopniu studiów, cieszą się dużym zainteresowaniem ze strony pracodawców. Z łatwością znajdują zatrudnienie, często już podczas studiów, a ich wysoka wartość na rynku pracy przekłada się na atrakcyjne wynagrodzenia. Żaden absolwent naszego Wydziału nie ma trudności ze znalezieniem pracy, a wręcz przeciwnie – są oni poszukiwani i cenieni przez pracodawców.

Nasi absolwenci zatrudniają się w renomowanych firmach takich, jak np.  Zakłady Azotowe Tarnów S.A. Specjalistyczna wiedza i umiejętności naszych absolwentów są bardzo poszukiwane, co przekłada się na atrakcyjne warunki zatrudnienia. Nasi specjaliści, zarówno ci z dziedziny inżynierii materiałowej, jak i z innych obszarów, cieszą się bardzo wysokimi zarobkami. A finanse, jak wiemy, stanowią solidną podstawę do prowadzenia satysfakcjonującego życia rodzinnego i dbania o zdrowie psychiczne. Nasza praca nie polega na monotonnym przechodzeniu przez linię produkcyjną; jesteśmy stale angażowani w tworzenie nowych rozwiązań i materiałów, co daje nam dużą satysfakcję zawodową. Podsumowując, inżynieria materiałowa jest dyscypliną, która nie tylko zapewnia stabilność finansową, ale również przynosi satysfakcję z wykonywanej pracy.

I.B.: Jakie warunki trzeba spełniać, aby podjąć studia na inżynierii materiałowej? 

J.M.: Zachęcamy do studiowania na naszym Wydziale osoby, które posiadają umiejętności w matematyce, fizyce i chemii oraz biologii, ponieważ są one kluczowe dla inżynierii materiałowej. Gdyby młodzież miała lepsze zrozumienie tego, czym jest inżynieria materiałowa, jakie są jej obszary działania oraz jakie możliwości zawodowe stwarza, byłoby znacznie łatwiej im podjąć decyzję o wyborze tego kierunku studiów. Jeśli chodzi o rekrutację, to nie jest ona problemem tylko w naszym kraju, niestety problem występuje na poziomie europejskim, ponieważ wiele rozwiązań w polskim szkolnictwie zostało przejętych z Europy – i jednak nie promuje się wystarczająco dyscyplin naukowych, które są fundamentem dla gospodarki. Istnieje obawa, że w przyszłości mogą pojawić się trudności nawet w dziedzinie informatyki, ponieważ część informatyków może zostać zastąpiona przez sztuczną inteligencję.

Dla przykładu, spawalnictwo jest dziedziną interdyscyplinarną, obejmującą chemię, fizykę, matematykę oraz mechanikę, informatykę i technologię. W ramach spawalnictwa, jest wiele różnych zagadnień, takich jak metalurgia, odlewnictwo, fizyka plazmy związana z łukiem elektrycznym i strumieniem plazmy, a nawet wykorzystanie laserów do spawania przy użyciu wiązki elektronów. Istnieje szeroki zakres wiedzy wymaganej w tej dziedzinie, obejmujący również obróbkę cieplną, kształtowanie na gorąco oraz badania dotyczące wytrzymałości materiałów. Choć często spawalnictwo może być kojarzone z pracą przy ogrodzeniach, obecnie ma ono znacznie szersze zastosowania, które są zauważalne w nowoczesnych technologiach. Katedra Inżynierii Materiałowej jest jednym z pięciu ośrodków w Polsce, który oferuje studia podyplomowe w zakresie międzynarodowego (europejskiego) inżyniera spawalnika.  Ten kierunek cieszy się dużym zainteresowaniem wśród słuchaczy, a nabory na te studia odbywają się regularnie co semestr. Absolwenci studiów kończą naukę egzaminem w Instytucie Spawalnictwa Sieci Badawczej Łukasiewicz w Gliwicach. Po otrzymaniu dyplomu, absolwent ma „otwarte drzwi” do pracy nie tylko w Polsce, ale i na świecie. Nasz Wydział może poszczycić się jedną z najlepiej wyposażonych spawalni w południowej części Polski, co daje przyszłym spawalnikom doskonałą możliwość rozwoju. 

Warto dodać, iż na Wydziale posiadamy specjalistycznego i bardzo zaawansowanego robota, który umożliwia przeprowadzanie różnych metod spawania, włączając w to spawanie laserowe oraz przy użyciu wiązki elektronów. Co najciekawsze, nasi studenci bardzo chwalą sobie pracę z robotami, ponieważ mają możliwość praktycznego spawania już na zajęciach. Posiadamy specjalny symulator, na którym można trenować spawanie – student zakłada gogle VR oraz słuchawki i przystępuje do spawania pod kontrolą opiekuna. Na monitorze obok, obserwator może zauważyć błędy oraz wady w trakcie spawania i na bieżąco korygować technikę. Takie zajęcia są bardzo atrakcyjne dla studentów i zachęcają ich do dalszego rozwoju. Efektem tego jest duża liczba kandydatów na studia podyplomowe, gdyż nasi absolwenci chętnie wracają do nas, aby pogłębiać swoją wiedzę. 

I.B.: Jakie jeszcze są atuty Wydziału? 

J.M.: Wydział musi być doskonale zaopatrzony nie tylko w świetnych naukowców, ale także w doskonałych dydaktyków. Kiedy studenci przychodzą do nas, nie tylko słuchają wykładów i patrzą na tablicę, ale mają również dostęp do doskonale wyposażonych laboratoriów, gdzie sami mogą prowadzić eksperymenty. To kluczowe, ponieważ serie edukacyjne są nie tylko naukowe, ale także praktyczne. Na drugim stopniu studiów, studenci, którzy piszą prace magisterskie, są na tyle samodzielni, że potrafią obsługiwać większość urządzeń w laboratoriach. Nasz wydział przyciąga również studentów z całej Europy. Na pierwszym stopniu studiów musimy jeszcze czuwać nad studentami, zwłaszcza podczas prac inżynierskich, ale również mają oni dostęp do laboratoriów i opieki prowadzących. Nasz wydział jest świetnie wyposażony, ale wciąż pozostaje wyzwaniem przyciągnięcie młodych ludzi do nauki. Niemniej jednak, organizujemy wycieczki dydaktyczne, które pozwalają młodym osobom zapoznać się z naszymi laboratoriami i działalnością badawczą.

Zawsze warto podkreślać znaczenie zaawansowanego zaplecza badawczego i nowoczesnego wyposażenia laboratoriów, które są kluczowe dla osiągnięcia sukcesu. Dzięki posiadaniu najwyższej klasy sprzętu jesteśmy w stanie opracować i wdrożyć każdą technologię dla przemysłu. Część środków pozyskanych ze współpracy z firmami inwestujemy w zakup nowego sprzętu, co pozwala utrzymać naszą infrastrukturę na najwyższym poziomie. Jednak największym atutem naszego Wydziału są pracownicy, którzy są bardzo aktywni w nawiązywaniu kontaktów i współpracy z przemysłem, oraz osiągają znaczące sukcesy w pozyskiwaniu grantów. Warto również podkreślić, że na naszym Wydziale nie ma różnic pokoleniowych między pracownikami, co sprzyja owocnej współpracy i wymianie doświadczeń. Aktualnie mamy 25 doktorantów, co świadczy o dynamicznym rozwoju naszego środowiska badawczego.

I.B.: Jak wygląda aktywność Wydziału w obszarze projektów badawczych?  

J.M.: Obecnie na Wydziale realizowanych jest kilkanaście grantów i projektów badawczych opiewających na kwotę kilkunastu milionów złotych, które mają szanse zrewolucjonizować polski przemysł. Prowadzimy badania teoretyczne i eksperymenty w zakresie inżynierii materiałowej, nauk fizycznych oraz pokrewnych. Nasi badacze skupiają się na kluczowych, dla gospodarki, dziedzinach. Zaplecze laboratoryjne, którym dysponujemy daje nam możliwość stworzenia praktycznie każdej technologii. Gorąco zachęcam biznes do współpracy z naszym Wydziałem, kooperacja nauki i przemysłu to przyszłość światowej gospodarki. Zarówno biznes, jak i nauka powinny mówić wspólnym językiem, abyśmy mogli eksplorować kolejne gałęzie przemysłu. Dużo uwagi poświęcamy przetwarzaniu odpadów poprodukcyjnych i niebezpiecznych, aby opracować technologie recyklingu surowców pokopalnianych, to nasza „zielona droga” do gospodarki obiegu zamkniętego.

I.B.: Inżynieria materiałowa odrywa także istotna rolę w przemyśle kosmicznym, proszę o tym opowiedzieć. 

J.M.: Tak, inżynieria materiałowa odgrywa istotną rolę w dziedzinie lotów kosmicznych, ponieważ dotyczy materiałów stosowanych w lotnictwie i na statkach kosmicznych. W kontekście przyszłych misji na Marsa, konieczne będzie przewiezienie dużych ilości różnego rodzaju towarów, a nawet budowa domów, które będą musiały wytrzymać ekstremalne warunki temperaturowe, zarówno bardzo niskie, jak i bardzo wysokie.

Prace nad nową generacją materiałów, które będą spełniały wymagania dla eksploracji kosmicznej, już trwają. Nie tylko produkuje się je na Ziemi, ale również badacze pracują nad możliwością wytworzenia ich z dostępnych surowców na Marsie. Inżynieria materiałowa jest również kluczowa w transporcie tych materiałów na Marsa i ich przetwarzaniu na miejscu, np. poprzez drukowanie 3D. Technologie umożliwiające wyprodukowanie takich materiałów, które będą wytrzymałe na ekstremalne warunki. I tym również zajmujemy się na naszym Wydziale.

I.B.: Jakie są różnice pomiędzy informatyką a inżynierią materiałową? 

J.M.: Inżynieria materiałowa różni się od informatyki głównie pod względem sposobu pracy i wymagań dotyczących interakcji społecznych. W informatyce pracuje się zazwyczaj samodzielnie – często są to samotnicy i pasjonaci pracy. W Stanach Zjednoczonych istnieją nawet firmy, które specjalizują się w rekrutacji osób ze spektrum Autyzmu, ponieważ ci ludzie często wykazują się niezwykłymi umiejętnościami informatycznymi. Natomiast, w inżynierii materiałowej praca w zespołach jest niezbędna. Badania przeprowadzane w tej dziedzinie wymagają współpracy wielu specjalistów i wykonywania serii różnorodnych badań na różnych urządzeniach. Komunikacja między członkami zespołu jest kluczowa, a praca w grupie uczy umiejętności społecznych, co stanowi istotną różnicę w porównaniu z pracą informatyka.

I.B.: Jak przebiega współpraca międzynarodowa i z otoczeniem gospodarczym na Wydziale? 

J.M.: Nasz Wydział prowadzi wiele projektów zarówno krajowych, jak i zagranicznych, utrzymując świetne relacje z uczelniami na całym świecie. Współpracujemy nie tylko z instytucjami w Europie, ale także w Australii, Ameryce Południowej (w tym w Peru i Argentynie), Islandii oraz krajach azjatyckich. Nasza lista partnerskich uczelni jest naprawdę imponująca.

Publikujemy regularnie w światowych czasopismach o wysokim impakcie naukowym i wspólnie realizujemy projekty badawcze z naukowcami z różnych krajów. Współpracujemy również w konsultacjach z wieloma instytucjami akademickimi na całym świecie. Regularnie odwiedzają nas przedstawiciele firm przemysłowych w celu nawiązania współpracy w różnych obszarach. Dzięki temu mamy liczne wdrożenia i udane projekty biznesowe. Wymiana informacji z lokalnymi i ogólnopolskimi firmami jest bardzo owocna, a przedsiębiorcy są świadomi naszych możliwości badawczych i potencjału współpracy z nami w obszarach związanych z inżynierią materiałową.

I.B.: I już na koniec, chciałabym zapytać o pana zainteresowania naukowe? 

J.M.: Rozpoczynałem swoją karierę od spawalnictwa, ale ówczesne warunki i podejście do tej dziedziny były zupełnie inne niż dzisiaj. Wtedy nasza spawalnia była jedną z najlepiej wyposażonych w Polsce. Jednakże w latach dziewięćdziesiątych, nastąpiła tendencja do likwidacji laboratoriów na uczelniach technicznych, co miało związek z oszczędnościami. Mimo to, udało nam się zachować część spawalni. W tym okresie, pod kierownictwem profesora Andrzeja Zająca, nawiązywaliśmy owocną współpracę z przemysłem, co przyniosło nam wiele korzyści i nauczyło negocjacji oraz pracy zespołowej. Po pewnym czasie, gdy wróciłem na uczelnię, zostałem dyrektorem Instytutu i rozpocząłem współpracę z przemysłem. Dzięki temu, prowadziliśmy duże projekty badawcze, które były finansowane przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju. Pierwszym takim projektem był projekt GEKON, który zajmował się przetwarzaniem odpadów pochodzących ze spalarni odpadów komunalnych. Dzięki tej współpracy udało nam się opracować wiele patentów i rozwijać dalsze projekty badawcze. Mimo że początkowo musieliśmy się nauczyć nowych umiejętności, takich jak pisanie wniosków o granty i negocjacje z partnerami przemysłowymi, to dzięki temu zbudowaliśmy silną współpracę z wieloma firmami i uczelniami krajowymi i zagranicznymi. Obecnie jestem szefem zespołu badawczego zajmującego się geopolimerami, który prowadzi wiele międzynarodowych projektów badawczych i równocześnie kieruję Wydziałem.

I.B.: Dziękuję za rozmowę i życzę dalszych osiągnięć.