MTA Kémiai Tudományok Osztálya
Felolvasóülés, 2013. február 19.Karger-Kocsis József
BME Gépészmérnöki Kar Polimertechnika TanszékPolimer-rendszerek szerkezete és tulajdonságai közötti összefüggések (egy kutatói pálya vezérfonala)
***
Beszélgetés Karger-Kocsis Józseffel
Előadásában kutatói pályájának „vezérfonaláról”, a polimerek szerkezete és tulajdonsága közötti összefüggésekről beszélt. Ebbe az összegzésbe illik talán az a kérdés is, hogy mi volt állandó, esetleg mi változott emlékezetesen az utóbbi évtizedekben.
A polimer rendszereket a hőre lágyuló, a hőre keményedő anyagok, és a gumik csoportjába sorolhatjuk. Az ember vagy megtanulja „mindegyik szakmát” és mind a háromfajta anyaggal dolgozik, vagy egyszer „megérti” a poliuretánokat, amelyek olyan változatosak, hogy mindhárom előbbi csoportot felölelik. Én többé-kevésbé az előbbit választottam, tehát otthon vagyok a hőre lágyuló, a hőre keményedő anyagok és a gumik terén, a poliuretánokéban azonban nem.
Mit tekinthetünk állandónak a polimerfejlesztésben? A tulajdonságok javítása, módosítása minden anyagtípusnál előtérbe került, és a szerkezet feltárásával párosult. Ennek a vonulatnak születtek melléktermékei is, például bizonyos módszereknek a kidolgozása. Az én pályámon az ilyen jellegű munkákban való részvétel „állandó”-nak tekinthető.
A most felsorolt háromfajta – laikus számára hasonló – anyag annyira különbözik egymástól, hogy mindegyik külön szakértelmet igényel?
A felépítésük és emiatt a tulajdonságaik olyan mértékben eltérnek, hogy kevés szakember érti meg igazán a másik területtel foglalkozók problémáit. Hihetetlennek tűnik, de így van.
A polimerkémiai és a polimerfizikai aspektusok relatív szerepe, jelentősége anyagtól függően más és más. Az emberek nagyon ritkán rendelkeznek olyan áttekintéssel, hogy több területhez is hozzá tudjanak érdemben szólni. Általánosítva azt mondhatjuk, hogy a kutatók kétfélék. Az egyik tulajdonképpen a diplomamunkáját folytatja élete végéig, persze, magasabb szinten, a szakmai fejlemények, trendek követésével. Ő az, aki „a semmiről mindent tud”, és vannak olyanok, akik „a mindenről semmit tudnak”: változtatják a témáikat, mert sokfélét szeretnek tanulni, az érdeklődésük szélesebb körű. Én ezek közé tartozom.
De amit megtanult az egyik területen, biztosan tudja hasznosítani a másikon.
Hogyne. Azt hiszem, hogy olyan kutató vagyok, aki analógiákban gondolkodik. Ha felkelti valami az érdeklődésemet, elindul bennem egy gondolatsor, és talán éppen a hasonlóságok miatt jutok olyan kutatási témához, amiben fantáziát látok.
A pályája során nemcsak témaváltások voltak, hanem – úgy érzem – hol az elmélet, hol a gyakorlat felé közelített a munkája, hiszen dolgozott a Műegyetemen, a Műanyagipari Kutatóban, a Taurusban és egy műanyag kompozitokat fejlesztő németországi kutatóintézetben.
Kezdetben a kvantumkémia iránt érdeklődtem, és abból írtam az első doktori disszertációmat.
Ez „kísérleti kvantumkémia”-ként szerepel az életrajzában: elég furcsán hangzik.
Például kvantumkémiai módszerekkel modelleztem UV- és ESR-spektrumokat. Az utóbbiakat sohasem vettem fel, de a szükséges anyagokat én szintetizáltam, vizsgáltam. Tehát előállítottam a primer adatokat. Ez mégis elsősorban elméleti feladat volt, én viszont kísérletező típus vagyok. Tudom követni az elméletet, de inkább azt szeretem, ha egyértelmű kísérletekkel támaszthatom alá vagy cáfolhatom meg a teóriát.
Milyen messze „esik” a gyártástól az ipari kutatás?
Attól függ… A Műanyagipari Kutató Intézetben laboratóriumban dolgoztunk, félüzemi munkák nemigen fordultak elő, így alig volt hatásunk a gyártásra, a gyártásba vételre. Néha azért akadt ilyen eset is: akkor még működött a nyergesújfalui Viscosagyár, és ott például megoldottuk a folyamatos poliamidgyártást kísérleti üzemi szinten.
Ebből a szempontból szerettem a Taurust. Ott – a gyárvezető műszaki helyetteseként – egyik percről a másikra be tudtam avatkozni a gyártásba. Ez azért emlékezetes, mert a gumiipar hagyományosan konzervatív: nem kedvelik „a kívülről jövők” ötleteit. Mégis elfogadták, amit mondtam, és elismertek – persze, ez némi időbe tellett.
A Tiszai Vegyi Kombinátnak gyártottunk nagy koromtartalmú mesterkeverékeket, több száz tonnát évente. Örültem ennek a nagy volumennek. Manapság hiányzik „a mennyiség”, hiszen az ember arra vágyik, hogy az elképzelései megfogható, használható termékekben jelenjenek meg.
Hogyan avatkozott be „egyik percről a másikra” a gyártási folyamatba?
Például egyik napról a másikra megváltoztattam az egyik receptúrát. Egy olyan mellékterméket használtunk fel, amelyik a Tiszai Vegyi Kombinátban képződött a polipropilén gyártás során. A változtatás gazdasági eredménnyel járt, pillanatokon belül „keresztülvertem a gyáron”. Egy nagyon drága kaucsukot helyettesítettem, részben, ipari melléktermékkel.
Az összes Ikarus autóbuszon látható gumitömítés ebből a módosított anyagból készült. Még ma sem esnek ki a helyükről.
Nagyon jó érzés lehet.
A változtatás nemcsak gazdasági előnyökkel járt: a módosított anyagot könnyebben tudták extrudálni is. Folyamatosan extrudált, vulkanizált termékeket állítottunk elő, például ablaktömítő profilokat, metrókorlátokat.
Ezekre a munkákra szívesen emlékszem. Annak ellenére, hogy meg kellett vívnom a harcomat, elfogadtattam magam, és nem bántam meg soha, hogy ott dolgoztam.
Hogyan került Németországba?
Volt egy német kolléga, aki később főnököm, jó barátom lett; azt a kutatási területet művelte, amelyikből a kandidátusi disszertációmat írtam. Amikor Magyarországon járt egy konferencián, megkeresett és elbeszélgettünk. Azt javasolta, pályázzak meg egy Humboldt-ösztöndíjat. Elküldte a kitöltendő papírokat, én meg beadtam a pályázatot. Igen ám, de 1984-et írunk, nekem pedig fogalmam sem volt arról a Taurusban, hogy létezik egy Magyar Ösztöndíj Bizottság – így aztán kikerültem. Amikor elnyertem az ösztöndíjat, behívatott a vezérigazgató, Tatai Ilona, és azt mondta: Kocsis elvtárs, a Nehézipari Minisztérium történetében maga a második ember, aki megkapta ezt az ösztöndíjat, én kiengedem magát, ha megígéri, hogy visszajön. Mondtam, hogy rendben van, visszajövök.
Így lett?
Igen, és továbbra is a Taurusban dolgoztam. De észrevettem valamit: itthon az „NB II-ben játszom”, kint pedig – ugyanolyan tehetséggel vagy tehetségtelenséggel – az NB I-ben. És amikor Friedrich professzor újra felkért, hogy vegyek részt egy projektben, kimentem, de már munkavállalóként. A fizetésem harminc százalékát haza kellett utalnom.
Ez még a rendszerváltás előtt történt?
1988-ban.
Mit jelent a valóságban az NB I és az NB II?
Döbbenetes élményt adott, hogy hozzáférhettem a kísérleti berendezésekhez. Ha ott szükségem volt egy technikára, akkor azt mondták: tessék, valaki mindjárt bevezet téged a munkába, utána a magad ura vagy. Itthon pedig rimánkodnom kellett a műszeres kollégáknak, hogy elvégezzék az általam célszerűnek tartott méréseket. Ott a saját káromon megtanultam metszeteket készíteni, a pásztázó elektronmikroszkóp kezelését és így tovább. Ez nekem nagyon tetszett.
Többre megy az ember, ha mindent maga csinál?
Igen, mert tudja, hogy mi az, ami érdekes, és mi az, ami nem. Tudja, hogy mit keres.
Az előadásán kiderült, hogy a polimerek kutatásának mechanikai aspektusait is fontosnak tartja. Itthon nem vegyészmérnökök között dolgozik elsősorban, hanem a Gépészmérnöki Karon, a Polimertechnika Tanszéken. Hogyan módosult az érdeklődése?
Így adódott… A főnököm „fémes oldalról” fordult a műanyagok felé. Én pedig a kémiát hoztam magammal. De hadd mondjam el, hogy édesapám műanyag-feldolgozó kisiparos volt, és öt gyermeket felnevelt. A zsebpénzemet az ő fröccsöntő gépén kerestem meg… És van még valami: a gépész karról Czigány Tibor jött vendégkutatóként hozzám Németországba. Így 1992-től kezdve a Polimertechnika Tanszék „külsőse” lettem – mai kollégáim közül szinte mindenki megfordult nálam Németországban, sokukat én indítottam el pályájukon. Ennek következménye az is, hogy cikkeim tekintélyes hányada magyar szerzőkkel közös.
Mit tanultak egymástól a főnökével?
Sok mindent tanultam tőle, de mindenekelőtt cikket írni. Ma már én mondogatom a diákjaimnak, hogy akkor értetted meg a dolgot, ha egyetlen sémában össze tudod foglalni. Számos cikkemnek a hivatkozását annak köszönhetem, amit tőle tanultam: egy séma minden másnál többet mond. A másik útravaló: nem ülhet az ember az irodájában. Ma is azt mondom a diákjaimnak, doktoranduszaimnak, hogy ha nem kapják meg azt az eredményt, amit várunk, azonnal szóljanak, mert én is jelen akarok lenni a kísérlet megismétlésekor.
A szakmában pedig a mechanikát tanultam tőle, ő meg a polimer kémiai gondolkozást tőlem. Szimbiózisban dolgoztunk.
Mit kaphat a polimerkutató a mechanikától?
Attól függ, milyen mértékig tud elmerülni ebben a diszciplínában. Ami mindenképpen szükséges, az a méréstechnika és a mérési adatok interpretálása. Nagyon fontos lehet például az igénybevétel végeselemes modellezése. Ez manapság került előtérbe.
Milyen munkákat szeretett a legjobban, melyiket folytatná szívesen?
Sokat folytatnék örömmel. Megpróbálnék néhány dolgot tisztázni, például a hőre keményedő gyanták egymásba hatoló hálószerkezetének részletes bizonyítása még hiányzik. A kísérleti technikák már rendelkezésre állnak – de itthon csak részben. Pedig pontosan meg tudnám mondani, mit és hogyan kellene vizsgálni… Ez lenne az egyik feladat. A másik már régóta foglalkoztat: a megújuló nyersanyagforrások, például a cellulózszármazékok, a növényi olajok felhasználása polimer adalékok vagy polimerek kidolgozására. Ebbe nagyon szívesen belemerülnék, de egyelőre, az egyetemi munkák miatt, ezen a téren is korlátozottak a lehetőségeim. Föltétlenül kiemelném viszont, hogy az embernek alkalmazkodnia kell a doktoranduszaihoz. Meg kell nézni, hogy mit tudnak, és ehhez igazodva kell vezetni őket.
Miről gondolja úgy, hogy „ezt megcsináltam”?
Úgy érzem, a tevékenységem néhány anyagtudományi vonatkozásban megkerülhetetlen. Az egyik a fázisátalakításos szívósítás polimerekben, amelyhez analógiaként kerámiák szolgáltak. A kerámiák esetében a repedéscsúcsban a sűrűség csökken, lokálisan dilatáció alakul ki. Így a repedés letompul azáltal, hogy lokálisan nyomás alá helyeződik. Mivel a polimerek is rendelkeznek polimorfiával, utána kellett nézni, hogy itt is előidézhető-e ez a fajta repedéstompulás. Kiderült, hogy igen, de nem dilatáció, hanem kontrakció lép fel, bizonyos körülmények között azonban ez is megfelelő hatást vált ki.
Másik példának hozhatom fel az amorf poliésztereken és a béta-módosulatú polipropilénen alkalmazott képlékeny törésmechanikát. Az utóbbin korábbi professzorommal, Varga Józseffel dolgoztam. A műanyagokban fellépő repedésterjedést vizsgáltam. Az elméletet már kidolgozták, csak éppen hiányoztak azok a modell-anyagok, amelyeken tesztelhették volna. Én ezeket találtam meg, és sikerült tisztáznom néhány kérdést.
Gyakran előfordul, hogy addig nincs nagy baj, amíg látjuk a repedés terjedését, de sokszor, sajnos, nem látjuk. Fogalmunk sincs, hogy hol van a repedés, ám az anyag egyszer csak tönkremegy. Kidolgoztunk egy módszert: a kibocsátott akusztikus jelek feldolgozásával lokalizáljuk a repedésterjedést. Így meg tudjuk mondani, mekkora a károsodott zóna. Ebből az is következik, hogy bizonyos anyagok esetében a szabványos próbatest-vastagság nem reprezentáns. Ha például a károsodási zóna a próbatest kétszerese, a kísérletek során értelmetlen adatokat mérnek.
Mi várható polimerek terén a közeljövőben?
A szerkezeti helyett a funkcionális tulajdonságok kerülnek előtérbe. Ez utóbbiakat gyakran „intelligens” anyagoknak is nevezik, hiszen valamilyen külső hatásra „reagálnak”. A polimerek és erősítő-, tulajdonságmódosító anyagaik egyre gyakrabban származnak majd megújuló nyersanyagforrásokból. Úgy érzem, ez a jövő.
SV