Łódź dn. 31 07 2016 r Dr hab. Grzegorz Andrijewski prof. UŁ Wydział Chemii Uniwersytetu Łódzkiego Katedra Chemii Nieorganicznej i Analitycznej Recenzja pracy doktorskiej pani mgr Katarzyny Pleśniak pt. Zastosowanie procesów elektrochemicznego osadzania wybranych metali w technice, wykonanej w Katedrze Chemii ogólnej i Elektrochemii Wydziału Chemicznego Politechniki Rzeszowskiej, pod kierunkiem dr hab. inż. Przemysława Saneckiego profesora Politechniki Rzeszowskiej. Genezą recenzowanej pracy była umowa o współpracy pomiędzy zajmującą się produkcją sensorów światłowodowych firmą ELMAT Rogoźnica 312 (obecnie FIBRAIN), a Katedrą Chemii Ogólnej i Elektrochemii. Tematem współpracy miało być opracowanie technologii trwałego mechanicznie i odpornego na wysoką temperaturę łączenia pokrytych miedzią szklanych włókien światłowodowych z płytką sensora wykonaną również z miedzi. Dwa włókna światłowodowe (tzw. ramię pomiarowe i ramię odniesienia) miały być przymocowane po obu stronach membrany sensora w ścisłe określonych miejscach. Pani mgr Katarzyna Pleśniak podjęła się rozwiązania tego problemu w ramach swojego projektu doktorskiego. Jak można się zorientować z tekstu rozprawy oraz opublikowanych przez panią Katarzynę w renomowanych czasopismach artykułów, problem został z pełnym sukcesem rozwiązany. Opracowano elektrochemiczny sposób trwałego mocowania włókien światłowodowych do membrany sensora i zaprojektowano odpowiedni do tego celu elektrolizer. Osiągnięcie to zostało opatentowane i wdrożone już do produkcji. 1
Przedstawiona do recenzji recenzji praca szczegółowo opisuje i dokumentuje niełatwą drogę, jaką należało przejść, aby w/w sukces osiągnąć. Generalnie rozprawa napisana jest poprawnym językiem i dobrze się ją czyta. Znalazłem, co prawda w tekście kilka błędów gramatycznych, skrótów myślowych i literówek utrudniających nieco zrozumienie odpowiednich fragmentów. Nie będę ich jednak wymieniał, ponieważ fragmenty te dotyczą w dużej mierze zagadnień opisanych prawidłowo w artykułach naukowych Autorki, po angielsku. Praca jest moim zdaniem bardzo dobra. Z obowiązku recenzenta przedstawiam jednak kilka uwag odnośnie jej układu i redakcji. Dysertacja składa się ze wstępu, krótkiej części teoretycznej (ok. 20 stron), części doświadczalnej, omówienia wyników i wniosków (ok. 50 stron), wniosków końcowych, liczącego 90 pozycji spisu cytowanej literatury oraz 1-stronicowego streszczenia w języku polskim i angielskim. Do pracy dołączony jest spis osiągnięć naukowych doktorantki obejmujący 4 publikacje w formie artykułów w dobrych czasopismach o zasięgu międzynarodowym, (piąta publikacja została przyjęta do druku i będzie opublikowana jeszcze w tym roku w nr 8 czasopisma Przemysł Chemiczny), 4 doniesień konferencyjnych oraz 2 patentów. Na tym etapie kariery naukowej jest to dorobek co najmniej dobry. Swoją ocenę dysertacji rozpocznę od tytułu. Wydaje mi się, że jest on zbyt ogólny i przez co słabo oddaje rzeczywistą zawartość pracy. Wstęp do pracy jest poświęcony wyjaśnieniu pojęcia inżynieria elektrochemiczna i jego związkom z inżynierią i elektrochemią. Drugi temat poruszony we wstępie to niekonwencjonalne metody osadzania metali w technice. Uważam, że w rozbudowanej formie powinien on się raczej znaleźć w części teoretycznej. Część teoretyczna została, w przeważającej części poświęcona światłowodom, systemom światłowodowym i sensorom. Rozumiem, że są to zagadnienia bardzo bliskie Autorce, ale uważam, że na potrzeby tej rozprawy tematyka światłowodów została potraktowana zbyt szeroko. Praca nie zajmuje się przecież badaniami właściwości użytkowych światłowodów ani nawet sensora będącego obiektem pracy. Bardzo dla mnie ciekawy był fragment dotyczący historii rozwoju technik światłowodowych w Polsce. Z tego powodu chętnie dowiedziałbym się jakie były dalsze losy OTO Lublin po zakupieniu go przez firmę Corning. 2
Część doświadczalna pracy to opis aparatury badawczej, stosowanych technik pomiarowych i użytych materiałów oraz informacje o miejscach wykonywania tych pomiarów i prac, które wymagały udziału jednostek zewnętrznych. Ten fragment napisany jest jasno i nie budzi żadnych zastrzeżeń. Rozdział czwarty pracy to wyniki pomiarów i ich dyskusja (zwracam uwagę na drobny błąd w tytule rozdziału). Rozpoczyna się on od przedstawienia genezy problemu, jaki miał być rozwiązany i jego szczegółów. Po tym następuje podrozdział zatytułowany Wybrane aspekty procesu elektroosadzania miedzi istotne dla postawionego celu, który moim zdaniem lepiej byłoby umieścić w części teoretycznej. Najważniejszą częścią rozdziału czwartego jest podrozdział pt. Opracowanie konstrukcji mikroelektrolizera i jego przydatność. Autorka opisuje w nim skomplikowaną drogę dojścia do finalnego rozwiązania, pełną ślepych uliczek i nietrafionych pomysłów. Czytałem ten fragment z dużym zainteresowaniem i przyjemnością. Widzę w nim pewne cechy opowiadania detektywistycznego. Jest on jak i pozostałe fragmenty pracy bogato ilustrowany zdjęciami poszczególnych konstrukcji i ich elementów. Generalnie był to dobry pomysł, ale zdjęcia bywają lepsze i gorsze i na niektórych trudno zauważyć opisywane szczegóły. Np. na fotografiach 4.14 A i B czy 4.28 nie bardzo widać, że włókno odstaje od płytki, a na zdjęciu 4.16, ilustrującym szczegóły konstrukcji elektrolizera przepływowego, trudno cos rozpoznać. Uwaga ta nie dotyczy opisu konstrukcji piątej w pełni udanej, która obfotografowana zastała bardzo dobrze. Dotyczy natomiast opisu konstrukcji elektrolizera przemysłowego, gdzie np. fotografia 4.35 jest mało czytelna. Także opis tego elektrolizera jest nieco nieprecyzyjny. Autorka wspomina tu o nalepkach na płytkę sensora, jako elementach ułatwiających jedynie mocowanie włókien. Tymczasem nalepka jest tu elementem zasadniczym. Bez niej miedź osadzałaby się na całej odsłoniętej części płytki sensora. Generalnie elektrolizer przemysłowy różni się dość istotnie od finalnej wersji laboratoryjnej. Z tekstu pracy nie wynika jasno, jaki był wkład pani mgr Pleśniak w powstanie tej konstrukcji. Spodziewam się naświetlenia tej kwestii w trakcie obrony. Po sukcesie, jakim było udane elektrochemiczne połączenie pomiedziowanych włókien z miedzianą płytką sensora Autorka przedstawia wyniki badań nad łączeniem włókien do podłoży z innych metali (podrozdział 4.1.5). Ich opis jest mniej staranny i pojawiają się w nim pewne niejasności. Np. na stronie 71 (piąty wiersz od góry) 3
Autorka pisze Wykonując pierwsze próby łączenia niklem włókna szklanego pokrytego miedzą do membrany monelowej testowano natężenie prądu jak i czas elektrolizy. W wyniku, czego włókno nie zostało trwale przytwierdzone do membrany. Kolejne zdanie brzmi natomiast następująco: Przeprowadzając szereg elektroliz, metodą prób i błędów ustalono optymalne warunki procesu osadzania spoiny niklowej do uzyskania trwałego przytwierdzenia włókna szklanego pokrytego miedzią do membrany monelowej jak i ze stali szlachetnej. Bez dodatkowej informacji te dwa zdania zawierają informacje sprzeczne ze sobą. Na kolejnej stronie w nagłówku tabeli 4.1 znalazłem także błąd. Chodzi oczywiście nie podłoże z miedzi, ale ze stali chromoniklowej. Nie bardzo rozumiem też związek podrozdziału 4.1.6 z resztą pracy. W takim ujęciu i bez dodatkowych komentarzy wydaje się on w pracy ciałem obcym. W kolejnym podrozdziale bardzo lakonicznie opisany jest proces niklowania płytek gotowych sensorów. Jak wynika z testów wykonanych przez Autorkę jest to proces, który zdecydowanie poprawia odporność sensora na wysokie temperatury. Przydałaby się jednak w tym miejscu informacja czy niklowanie nie zmienia niekorzystnie innych właściwości sensora. Pewne wątpliwości mam także co do samych testów. Wyniki przedstawione w tabeli 4.2 na stronie 75 przedstawiają wyniki testów porównawczych rozciągania włókien pokrytych warstewką Cu i pokrytych dodatkowo warstewką Ni. Dlaczego w temperaturze 600 stopni włókna pokryte podwójną powłoką ogrzewane były dwukrotnie dłużej. Czy uprawnione jest porównanie, jeżeli warunki testu dla tych dwóch rodzajów włókien były różne. Jeszcze wyraźniej sytuacja ta występuje w podpisie pod fotografią 4.41 na stronie 76. Warunki testu dla sensora z powłoką Cu są nieporównanie bardziej surowe niż dla sensora pokrytego dodatkowo Ni. Powstaje, więc uzasadniona wątpliwość czy wnioski wyciągnięte z testu są prawidłowe. Ostatni rozdział pracy poświęcony jest opracowaniu bezpalladowej technologii miedziowania szklanych włókien światłowodowych. Sukces uzyskany przez Autorkę na tym polu jest niewątpliwie bardzo ważnym osiągnięciem pracy. Co do opisu tej części mam kilka drobnych uwag formułowanych już wcześniej. Nie wszystkie obrazy spod mikroskopu są tak jednoznaczne jak uważa Autorka (np. 4.48 czy 4.50). Podrozdział 4.2.5 wydaje się zbyt lakoniczny i same zdjęcia mikroskopowe niewiele mówią. W części tej po raz kolejny (np. str. 80) 4
Autorka odsyła do wcześniejszych fragmentów tekstu za pomocą mało precyzyjnego odsyłacza wyżej Niezależnie od przedstawionych w recenzji uwag, które w dużej części są do dyskusji i dotyczą raczej sposobu opisu wyników a nie meritum, oceniam pracę doktorską pani Katarzyny Pleśniak bardzo wysoko. Za jej najważniejsze osiągnięcia uważam: Skonstruowanie innowacyjnego elektrolizera i opracowanie skutecznej metody elektrochemicznego łączenia miedzianej płytki sensora optycznego ze szklanym włóknem optycznym pokrytym miedzią. Próby tego typu były podejmowane także w innych ośrodkach bez wyraźnych sukcesów. Metoda będąca wynikiem pracy pani Pleśniak i zespołu została opatentowana i wdrożona do produkcji w przemyśle światłowodowym. Zaproponowanie chemiczno-elektrochemicznej technologii metalizacji włókien światłowodowych bez kosztownego etapu aktywacji włókna palladem. Metoda ta ma także duże szanse na zastosowanie w przemyśle. Uważam, że przedstawiona mi do recenzji praca doktorska spełnia wszystkie warunki określone w Ustawie o Stopniach i Tytułach Naukowych i wnioskuję do Rady Wydziału Chemicznego Politechniki Rzeszowskiej o dopuszczenie pani mgr Katarzyny Pleśniak do dalszych etapów przewodu. Zwracam się także do Rady Wydziału z propozycją wyróżnienia pracy Grzegorz Andrijewski Katedra Chemii Nieorganicznej i Analitycznej Wydz. Chemii Uniwersytetu Łódzkiego 5