• 06/02/2023
  • Podle wizewebsite
  • 464 Pohledy

Česko je nanovelmoc. Ze „zázračného“ materiálu se vyrábí roušky i oblečení<

Víte, který nanomateriál je nejpoužívanější na světě? Ročně se ho vyrobí několik milionů tun. Netušíte? Ne, nejsou to nanoroušky.

Budete překvapení. Je to saze, obyčejná saze, která se „vyrábí“ nedokonalým spalováním organických látek. Obsahuje částice uhlíku o velikosti 10 až 500 nanometrů, přičemž přípona nano- značí jednu miliardtinu metru. Ta se právě přidává před takto velmi malé „věci“, a tak jste určitě někdy slyšeli mluvit o: nanočásticích, nanomateriálech, nanovláknech, a také o nanotechnologiích, nanobotech, ale i nanotextiliích či nanorouškách, nanonátěrech či nanopovrších atp.

U posledně jmenované skupiny (nanotextilie, nanoroušky atd.) už pochopitelně nejde o předměty o rozměrech miliardtin metru, ale přípona nano- zde odkazuje k tomu, že jsou z nanomateriálů vyrobené.

S nanočásticemi, jak už nám napověděla saze, se člověk potýká asi nejdelší dobu, i když je nanočásticemi nenazýval. Už ve starověku se při výrobě skla a zejména jeho barevných efektů docilovalo přidáváním kovových prášků (zlata, stříbra, zinku, síry atd.). Tyto kovové prášky mají částice právě o rozměrech nanometrů. V době renesance se zase nanočástice mědi a stříbra používaly pro glazování keramiky. Zkrátka člověk vlastnosti nanočástic využívá poměrně dlouhou dobu.

Nanosvět za odměnu

Zájem o nanosvět a nanotechnologie probudil na konci 50. let 20. století americký fyzik Richard Feynmann ve své přednášce „There’s Plenty of Room at the Bottom“. V ní položil kardinální otázku „Proč nemůžeme zapsat 24 svazků Encyklopedie Brittanica na špendlíkovou hlavičku?“ a následně vypsal finanční odměny pro toho, kdo vyrobí elektromotorek, který se vejde do krychličky o hraně 0,4 mm, anebo zapíše jednu stranu textu knihy zmenšenou na jednu 25tisícinu původní plochy. Mimochodem, obého už bylo dosaženo. Každopádně to otevřelo masovější zkoumání nanosvěta.

Samostatně od nanočástic i nanotechnologií se odvíjel vývoj nanovláken, tedy vláken, jejichž průměr se pohybuje pod max. 1 000 nm. I tady, a to může být pro mnohé překvapením, můžeme mluvit o mnohem delší historii. Výroba nanovlákna je totiž hodně spojena s kapalnými látkami. Už v roce 1600 Angličan Gilbert zjistil, že kapka vody se dá v elektrickém poli vytahovat do kónických tvarů. Roku 1902 si pak J. F. Cooley nechal patentovat zařízení pro elektrickou dispergaci tekutin.

Česko je nanovelmoc. Ze „zázračného“ materiálu se vyrábí roušky i oblečení

A už počátkem 20. století do ní také zasáhla osobnost česko-amerického vědce Johna Zelenyho, který navrhl jehlový/kapilární přístroj pro studium elektrických výbojů z kapalinových bodů. To dalo později základ pro jednu z nejčastějších metod výroby nanovlákna, a sice metodu elektrostatického zvlákňování.

Jak se „přede“ nano

Není to však jediná metoda přípravy nanovlákna. Odborná literatura jich rozlišuje hned několik, a protože jde o mladý a vysoce se rozvíjející obor, tak se jejich počet neustále rozšiřoval.

Patří mezi ně foukání taveniny, fyzikální dloužení, hydrotermální proces, odstředivé zvlákňování a další.

Světoví Češi

Během devadesátých let 20. století a následně zejména počátkem nového tisíciletí nabralo studium, vývoj a výzkum nanovláken rychlého rozmachu. Velkou úlohu v tom sehrál právě český výzkum a vývoj.

V roce 2003 tým pod vedením profesora Oldřicha Jirsáka na Fakultě netkaných textilií Technické univerzity v Liberci přichází s originální myšlenkou výroby nanovlákna v průmyslovém měřítku, kterou si ještě téhož roku nechává patentovat.

Následně začíná spolupracovat s firmou ELMARCO Ladislava Mareše a brzy společně představují první stroj pro výrobu nanovlákna s názvem Nanospider. Ten staví na metodě elektrostatického zvlákňování, nevyužívá však žádných trysek ani kapilár pro tvorbu vláken. Jeho podstatnou výhodou je, že je schopen nanovlákno vytvářet v opravdu průmyslovém měřítku.

O rok později pak ELMARCO představuje první prototyp stroje postaveného na technologii Nanospider, který umožňuje kontinuální výrobu nanovlákenné textilie v šíři 1,5 m. V roce 2005 je firma jediným dodavatelem přístrojů Nanospider na světě.

V ten samý rok zažívá obor vývoje i výzkumu nanovlákna a nanovlákenných textilií nebývalý rozvoj po celém světě, ale zejména v Česku. Není to přitom jen v Liberci na Technické univerzitě, velmi silný rozvoj a vývoj technologií pro přípravu nanovlákna je patrný rovněž v regionech s tradicí v chemickém průmyslu, jako je Ústecký kraj, protože výchozí látkou pro „tkaní“ nanovláken jsou polymerní roztoky. Právě zde najdeme firmy, jako třeba Nanovia (dnes Nanotex) nebo Pardam Nano4Fibers v Roudnici nad Labem, které mají více než desetiletou tradici ve výrobě a vývoji nanovlákna. Což je prakticky krátce od počátků rozvoje oboru. Obě společnosti mají významné renomé už ve světě.

„Zázračný“ materiál

Za posledních 15 let zaznamenal obor nanovláken a nanomateriálů velký rozmach, stáli a nadále u něj stojí Češi. Ale proč? Co je na nanovláknech tak skvělého? Nanovlákna a nanomateriály mají především obrovskou povrchovou plochu, díky níž jsou materiály extrémně porézní a nanovlákenné textilie dobře prodyšné, ale s jedinečnými schopnostmi zachytávat – třeba viry, bakterie, alergeny či nečistoty.

Své uplatnění tak nanovlákna a nanotextilie mají v lékařství (respirátory, roušky, ale i antibakteriální obvazy ad.), v průmyslu jako filtrační zařízení, v textilním průmyslu jako funkční materiály, nanomateriály nacházejí uplatnění v energetice pro lithiové baterie, skladování vodíku, v petrochemickém průmyslu pro specifické vlastnosti nátěrových hmot atp.

Možných aplikací je zkrátka opravdu velké množství a výzkumníci si od nich slibují do budoucna velké věci.