המחקרים נעשים בשיתוף עם הרשות לחדשנות, משרד המדע והטכנולוגיה, משרד להגנת הסביבה, מפא"ת, חברות בתעשייה ומוסדות אקדמיים נוספים, ומאפשרים למשתלמים להיחשף לנושאים מעניינים ומאתגרים
אחד הדברים החשובים לסטודנטים לתארים מתקדמים הוא האיכות המקצועית של המרצים בתואר, לאור העובדה כי הקשר עם המנחה האקדמי הוא קרוב מאין כמוהו. נביא בפניכם מספר דוגמאות לתחומי מחקר שתוכלו למצוא במחלקה להנדסת חומרים פולימרים בשנקר, בהם ניתן להשתלם לאחר סיום התואר הראשון במחלקות העוסקות בחומרים, כימיה, ביוטכנולוגיה, מכונות ונושאים רלוונטיים נוספים.
מחקר בתחום כימיה טקסטילית ופולימרים מוליכים ואלקטרו-אופטיים
את המחקר בתחום זה מובילה פרופ' אליזבת אמיר, חברת סגל בשנקר כ-11 שנים, עם דוקטורט בכימיה אורגנית מאוניברסיטת ת"א והתמחות בפולימרים מוליכים ופולימרים ממקורות טבעיים. לא מעט מהמחקרים שבאחריותה הם בתחום של טיפולי פני שטח לבדים וסיבים אשר מטרתם להקנות תכונות חדשות בהתאם ליישום המבוקש. לפני מספר שנים אליזבת שימשה כאחראית האקדמית של מאגד SNOW של הרשות לחדשנות בו השתתפו חברות המייצרות בדים לא ארוגים וקבוצות מחקר מהאקדמיה בארץ. במסגרתו, התקיימו מחקרים מעניינים המאפשרים להקנות לבדים תכונות מתקדמות כמו מעקב אחרי pH של סביבת הבד בעזרת קבוצות כימיות שנקשרו לפני השטח של הבד. רלוונטי במיוחד ליישום בחיתולים, לדוגמה, למניעת תפרחת חיתולים עקב קרבת העור לתכולת החיתול.
לסטודנטים אשר יבחרו בתחום מחקר זה, ליקטנו דוגמאות של פרוייקטים מעניינים הפותחים צוהר לתעשיית הבדים בשנים הבאות: פיתוח בדים המכילים חומרים פעילים בשחרור מבוקר לעור, המבוצע בשיתוף עם חברת קוסמטיקה מובילה. הקניית תכונת דחיית מים לבדים על בסיס כותנה, פיתוחים של דיו חכם להדפסות על משטחים מיוחדים, העשויים מעור דג
"ממש עכשיו אנו מפתחים טקסטיל אשר עבר מודיפיקציה המאפשרת לו להיקשר למתכות כבדות. טיהור מים זה אחד היישומים המובילים לטכנולוגיה זו", מספרת אליזבת. "עוד בפיתוח הם בדים המוליכים חשמל ובעלי תכונות אנטי-בקטריאליות ואנטי-ויראליות. אלו רלוונטיים במיוחד לבתי חולים לשימוש במזרונים, וילונות, ומצעים, להקטנת החשיפה של החולים לזיהומים".
מחקר בתחום החומרים המרוכבים והאלסטומרים
פרופ' נאום נווה, המכהן גם כמנכ"ל מרכז הפלסטיקה והגומי, חבר סגל בשנקר כ-8 שנים, עם דוקטורט בהנדסה כימית מטעם הטכניון. לשנקר הגיע לאחר עשרים שנות עבודה ברפאל בתחום הפולימרים התרמופלסטיים, האלסטומרים והחומרים המרוכבים. נאום הקים בשנקר את מעבדת החומרים המרוכבים בעזרת השקעה של משרד הביטחון ושנקר. במעבדה נמצאת מכונה ייחודית להספגה מבוקרת של סיבים שונים במטריצות פולימריות, כגון סיבי פחמן וזכוכית. העבודה המחקרית בתחומים אלו ישימה במיוחד בתעשיות הביטחוניות (תעופה וחלל) ובתחום הרכב. חומרים אלו מביאים תועלת גדולה להקניית תכונות מכניות עדיפות והפחתת משקל.
בתחום האקסטרוזיה, קיים שימוש נרחב במודול להכפלת שכבות, בו ניתן לייצר מאות וגם אלפי שכבות ביריעות דקות. אלו מקנות ליריעה תכונות מיוחדות כולל אפקטים אופטיים וחשמליים. דוגמה לכך היא שילוב של שני פולימרים שקופים בעלי מקדמי שבירה שונים לסינון סלקטיבי של קרינת השמש לשילוב כציפוי לחלונות, משקפיים וכו'.
בשנים האחרונות נאום מתמחה בנושא הקיימות הקרוב לליבו, בין אם דרך מאגד CIRCLE של רשות החדשנות או שיתופי פעולה עם חברות תעשייתיות. במחקרו הגיע למשפחת פולימרים חדשה (יחד עם חברי סגל נוספים) הנקראת ויטרימרים (vitrimers). מדובר בפולימרים בעלי קשרים כימיים קוולנטיים הפיכים הניתנים לפירוק תחת תנאים מסוימים כמו טמפרטורה או pH. כך ניתן להנדס פולימרים אשר יהיו תרמוסטיים בטמפרטורת החדר, אולם יהפכו לתרמופלסטיים בטמפרטורה גבוהה, וכך ניתן יהיה לעבד ולמחזר אותם. האפשרויות רבות, כולל שילובם כחומר מתאם (compatibilizer), כ- tie layer ביריעות, כדבקים, כאלסטומר בצמיגים שכיום בלתי ניתנים למיחזור, חומרים בעלי יכולת ריפוי עצמי (self-healing) ועוד.
"שנקר אינה "אי בודד" ואנחנו מקדמים שיתופי פעולה בין מוסדות אקדמיים ומחקריים שונים בארץ ובחו"ל. בסיום התואר, אנחנו עוקבים אחרי פועלם של הסטודנטים שלנו בתעשייה וגאים בהם. הצלחתם-הצלחתנו", מסכם נאום.
פעילות מחקר בתחום מערכות פולימריות חכמות ותהליכי עיבוד מתקדמים
פרופ' עמוס אופיר הינו ממקימי המחלקה בשנקר. בעברו שימש כמנכ"ל מרכז הפלסטיקה והגומי, ומאז שנת 2019 הוא ראש מחלקת הנדסת חומרים פולימרים וסמנכ"ל הפיתוח במרכז. לעמוס תואר Ph.D במדע וטכנולוגיה של פולימרים מאוניברסיטת Loughborough שבאנגליה.
הקשר ההדוק שלו עם התעשייה, ניכר בפרויקטים מחקריים שהם בעלי אופי והכוונה יישומיים. כדוגמה, נציין את היותו חלוץ ומוביל במחקר בתחום הפולימרים הביו-מתכלים והמתחדשים. בימים אלה הוא נוטל חלק, בשיתוף עם פרופ' אנה דותן, במאגד הלאומי BIOPLAST המתמקד בתחום זה, עם מחקר העוסק בשדרוג ביו-חומרים מבחינה מכאנית ופונקציונלית (חסמות, משיכות ואחרות). עוד בנושא, שימוש בחלבון סויה כשכבת חסמות פונקציונלית מתכלה ביריעות למזון, ופיתוח PLA להדפסות תלת ממד לתחום הדנטלי, שנעשה בשיתוף עם פרופ' אליזבת אמיר.
מחקרו עוסק גם בשילוב סיבים טבעיים במטריצה פולימרית, כגון סיבי עץ, קליפות אורז וכו'. דוגמה לכך היא הפיתוח שנעשה עם חברת MPP (אריזות מדף פלזית) לכוס העשויה מ-PP מוקצף וסיבים טבעיים. מוצר זה אמור לשמש כתחליף לכוסות הנייר לשתייה חמה, ולעומתן הוא גם בר מיחזור בקלות יחסית.
מחקר אקדמי שמחובר לתעשייה
המחלקה להנדסת חומרים פולימרים בשנקר מבצעת מחקרים יישומים אשר עוזרים לקדם ולפתח את תעשיית הפלסטיקה והפולימרים. המשתלמים לתארים גבוהים ימצאו חברי סגל הנכונים לשתפם בחוד החנית של העשייה הענפה.
