Unikátní technologie pro výrobu nanovláken vznikla v ČR!

Českému výzkumnému týmu z Fakulty netkaných textilií Technické univerzity v Liberci se podařil vskutku husarský kousek. Ve spolupráci se soukromou společností ELMARCO se jim totiž podařilo jako prvním na světě vyvinout funkční prototyp stroje použitelného pro průmyslovou výrobu nanovlákenných textilií.Českému výzkumnému týmu z Fakulty netkaných textilií Technické univerzity v Liberci se podařil vskutku husarský kousek. Ve spolupráci se soukromou společností ELMARCO se jim totiž podařilo jako prvním na světě vyvinout funkční prototyp stroje použitelného pro průmyslovou výrobu nanovlákenných textilií.

Vědcům z Technické univerzity v Liberci se jako prvním na světě podařilo vyvinout technologii a sestavit stroj, který dokáže v průmyslovém měřítku vyrábět to, co bylo doposud možné pouze v laboratořích a malém množství – netkané nanovlákenné textilie.

Každý výzkum něco stojíAčkoliv do výzkumu v oblasti nanotechnologií investují zahraniční firmy a laboratoře částky v řádech desítek milionů dolarů a v některých zemích, jako jsou např. USA dokonce přijali v souvislosti s nanotechnologiemi i zvláštní zákon, liberečtí výzkumníci si při vývoji prototypu vystačili jen několika sty tisíci korun.

„Použili jsme na to prostředky z rezerv na tzv. nespecifikovaný výzkum a pracovali jsme na tom zhruba půldruhého roku,“ konstatoval vedoucí projektu Prof. Oldřich Jirsák a v zápětí dodal: „Naše univerzita musí na rozdíl od špičkových zahraničních středisek pracovat s omezeným finančním rozpočtem, a proto je výsledek našeho ještě cennější.

“Univerzita samozřejmě nemá technické ani finanční zázemí pro to, aby mohla tyto stroje určené pro průmyslovou výrobu nanovlákenných textilií vyrábět. Uzavřela proto exkluzivní smlouvu se soukromou společností, která tato zařízení bude vyrábět a bude mít výhradní práva k prodeji.

Vlastnictví příslušných patentů však i nadále zůstává Technické univerzitě v Liberci. Zisk z prodeje strojů se bude dělit mezi oba partnery a podle vyjádření rektora Technické univerzity, Vojtěcha Konopy, bude podíl náležející univerzitě použit jak na financování dalšího výzkumu, tak i na vlastní provoz.

Výrobní technologieVývojový tým liberecké Katedry netkaných textilií, se zaměřil na zvlákňování polymerů a v poměrně krátké době vyvinul funkční laboratorní model zvlákňovacího stroje, jehož produkční varianta byla následně sestavena specialisty ze společnosti ELMARCO.

Technologie Nanospider je založena na principu zvlákňování v silném elektrickém poli. Tímto speciálním postupem, který se nazývá elektrospinning, vznikají vlákna tak malého průměru, že je není možné pozorovat ani sebesilnějším světelným mikroskopem – lze je zobrazit pouze elektronovým mikroskopem.

Výroba nanovlákenné textilie pomocí technologie Nanospider je založena na zvlákňování vodných roztoků polymerů bez použití chemických rozpouštědel, což odpovídá požadavkům ekologů na ochranu životního prostředí.

Detaily výrobního postupu samozřejmě univerzita i výrobce stroje z pochopitelných důvodů pečlivě tají a hodlá je zveřejnit až po oficiálním představení stroje na dvou významných veletrzích, které proběhnou ve druhém čtvrtletí tohoto roku v Ženevě a Frankfurtu nad Mohanem.

I při nedávné první prezentaci stroje, byly veškeré části stroje až na jednu výjimku pečlivě zakrytovány a platil přísný zákaz vstupu do označeného prostoru. Ten však byl zdůvodňován tím, že se jedná o elektrické zařízení využívající vysoké napětí.

A k čemu jsou nanovlákna dobrá?Laik si může jen těžko představit všechny možnosti využití nanovlákenných textilií, protože spektrum jejich využitelnosti je opravdu široké a již dnes existuje celá řada aplikací, kde je možné nanovlákennou technolologii využít.

Mnoho možností využití nanovláken v běžné praxi ale na své objevení ještě stále čeká.

Filtrační média a systémyNanomateriály jsou porézní a tzv. dýchají. Na druhou stranu, velikosti pórů jsou příliš malé na to, aby propustily jakékoli baktérie, či dokonce viry. Nanovlákenné textilie tedy vykazují vynikající filtrační účinnost, a to při nízkém tlakovém spádu.

Tato vlastnost je předurčuje k tomu, aby se nanovlákna stala základem pro tzv. superfiltrační média. Ta pak najdou své místo ve filtrech pro čisté prostory laboratoří, chirurgické sály a další prostory, kde jsou nejvyšší nároky na čistotu ovzduší bez baktérií a ostatních mikroorganismů či mikročástic.

Biomedicínské aplikaceVzhledem k faktu, že struktura nanovlákenné textilie je podobná struktuře mezibuněčné hmoty lidské tkáně, je nasnadě, že své využití naleznou nanovlákna i v medicíně. Textílie z nanovláken mohou být použity ke krytí ran, kde zajišťují průnik kyslíku, odtok exsudátu (tj.

zánětlivého výpotku z krevních a mízních cest) a současně brání bakteriím ve vstupu do rány. Zároveň na takové krycí textilie mohou být navázány některé podpůrné látky – antimikrobiální a hojení urychlující léčiva.

V rámci tkáňového inženýrství pak mohou být nanovlákna využita pro rekonstrukci kůže, kostí, cév, svalů i nervové tkáně. Mezi další pokročilé způsoby využití vlastností nanovláken v oblasti biomedicíny patří i doručování a řízené uvolňování léčiv či buněk, které využívá extrémně vysokého povrchu nanovláken – jako např.

buňky produkující inzulin u cukrovky do slinivky břišní, nebo silikonové implantáty v kosmetice.

Využití v průmysluNanovlákenné textilie též vykazují výborné absorpční schopnosti zvuku ve slyšitelném spektru, tzn. velmi dobře pohlcují zvuky. Díky těmto vlastnostem pravděpodobně najdou široké využití při odhlučňování interiérů v automobilovém, leteckém a stavebním průmyslu.

Vynikající mechanické vlastnosti materiálu z nanovláken v poměru k jeho váze nabízí také potenciální využití nanovláken pro výrobu kompozitů (materiály, vzniklé umělým složením různých materiálů). Průměry nanovláken jsou výrazně menší než vlnová délka světla, z čehož vyplývá, že nanokompozitní materiály se stanou transparentními, tj.

budou průhledné – lidskému oku neviditelné. Kompozity z karbonových nanovláken mohou v budoucnu představovat supermateriály s dosud nepřekonanými pevnostními charakteristikami. Pozitivní výsledky počátečních testů karbonizace nanovláken pak otevírají další možnosti jejich využití jako katalyzátorů.

Z historie nanospideru

Začátek roku 2003Výzkumný tým na Fakultě netkaných textilií Technické univerzity v Liberci (TUL). pod vedením profesora Jirsáka přichází s originální myšlenkou, jak vyrábět nanovlákna v průmyslovém měřítku.

8. září 2003TUL přihlašuje patent na technologii průmyslové výroby nanovláken.

Červen 2004Společnost ELMARCo začíná jednat s TUL o možné spolupráci v rámci projektu vývoje technologie průmyslové výroby nanovláken.

24. srpna 2004TUL a ELMARCO informují veřejnost o vanálezu, zahájené spolupráci a také o potencionálním uplatnění nanovláken v praxi.

15. září 2004ELMARCO získává exkluzivní licenci na vývoj, výrobu a prodej unikátní technologie pojmenované Nanospider.

3. listopadu 2004ELMARCO spolu s TUL představují první prototyp stroje postaveného na technologii Nanospider, který umožňuje kontinuální výrobu nanovlákenné textilie v šíři 1,5 m.

1. čtvrtletí 2005ELMARCO s TUL představují první nanovlákenné materiály , které mají konkrétní využití v určitých aplikacích.

2. čtvrtletí 2005ELMARCO s TUL představí první průmyslové linky na výrobu nanovláken světových výstavách v Ženevě a ve Frankfurtu nad Mohanem.

Co to jsou netkané textilie?Materiály, označované jako „netkané textilie“ představují jedno z nejmladších výrobních odvětví textilního průmyslu. Tyto textilie je možné definovat jako plošné textilní útvary vyrobené zpevněním převážně textilních konstrukčních prvků, a to mechanickým nebo fyzikálně-chemickým způsobem.

Pro výrobu netkaných textilií jsou využívány dva technologické postupy – tzv. „spunbond“ a „meltblown“.

SpunbondPodstata výroby netkané textilie technologií spunbond spočívá v přímém zvlákňování polymerních granulátů na nekonečná vlákna, z nichž následně vzniká plošná netkaná textilie. K výrobě tohoto typu netkaných textilií je obvykle využíván PP (polypropylen) nebo kombinace PP a PE (polyetylen) ve formě bikomponentních vláken.

MeltblownPři výrobě netkané textilie typu meltblown bývá výchozí surovinou je převážně polypropylen. Textilii je možno vyrobit bílou nebo barevnou, hydrofobní nebo hydrofilní, a lze ji opatřit dlouhodobě stabilním elektrostatickým nábojem.

Specifické vlastnosti těchto textilií, které spočívají především ve velmi jemných vláknech, variabilní plošné hmotnosti a vysokém měrném povrchu, zajišťují vynikající filtrační, tepelně-izolační a sorpční vlastnosti.

Vlákna jsou nedefinované délky, náhodně orientovaná, jejich průměr kolísá po délce. Pro textilii je také charakteristická nižší pevnost v tahu a odolnost proti oděru. Textilie vyrobené technologií meltblown jsou vhodné jako filtrační materiály, průmyslové sorbenty pro zachycování ropných látek, olejů a vodných roztoků.

Autor: Marek Zouzalík
Rubriky:  Technologie
Publikováno:
Další články autora
Právě v prodeji
Tip redakce

Související články

CEITEC přilákal špičkového zahraničního vědce na VUT

CEITEC přilákal špičkového...

Výzkum Erica D. Glowacki je přímo motivovaný aplikacemi v medicíně. Jeho...
Obezita jako rizikový faktor

Obezita jako rizikový faktor

Podle Světové zdravotnické organizace (WHO) zaujímají Češi sedmé místo v...
ISS bude pokračovat

ISS bude pokračovat

Mezinárodní vesmírná stanice (ISS) byla na oběžnou dráhu vypuštěna v...
Výprava za moře

Výprava za moře

V roce 2016 byla Zoo Praha jednou z prvních evropských zoologických zahrad,...
ISS se dočká „záplaty“

ISS se dočká „záplaty“

V uplynulých dnech začali ruští kosmonauti opravovat díru v mezinárodní...
Narodil se malý hrabáč

Narodil se malý hrabáč

25. února 2021 se v Zoo Praha narodilo dlouho očekávané mládě hrabáče...
Praktici jsou připraveni, systém nikoliv

Praktici jsou připraveni, systém...

Snažíme se o systém – březen ale bude čistá improvizace, říkají k...
Den vzácných onemocnění

Den vzácných onemocnění

Den vzácných onemocnění se koná každoročně poslední únorový den. Více než...
Britská varianta COVID-19 se rychle šíří

Britská varianta COVID-19 se rychle...

Britská varianta COVID-19 se šíří i přes současná protiepidemiologická...
Darujte plazmu, vyzývají odborníci

Darujte plazmu, vyzývají odborníci

Pacienti po autonehodách, s popáleninami, při operacích, těhotné ženy i...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Posvátná řeka Ganga: Očistná koupel pro živé i mrtvé

Posvátná řeka Ganga: Očistná koupel...

Největší indická řeka prý sice pomáhá uzdravit tělo, ale pro vyznavače...
Narodil se malý hrabáč

Narodil se malý hrabáč

25. února 2021 se v Zoo Praha narodilo dlouho očekávané mládě hrabáče...
Stojí za úspěchem Asyřanů i obojek s vodítkem?

Stojí za úspěchem Asyřanů i...

Aššurbanipal právě rozdrtil jedno z mnoha povstání. Bojovníci mu přivádějí...
Obávaný netopýr: Zvíře (z) temnoty?

Obávaný netopýr: Zvíře (z) temnoty?

Jakmile zasviští křídly, ozve se pištění. Ne, to nedělá toto drobné...
Fenomén Minecraft: Jak vydolovat miliardy dolarů

Fenomén Minecraft: Jak vydolovat...

„Hráči začali díky ní raději tvořit a stavět než ničit a bořit. Proto...
Architekt kostela na Zelené hoře Jan Blažej Santini-Aichel si zápisky o dlužnících šifroval

Architekt kostela na Zelené hoře Jan...

Na papíře se rodí zvláštní hvězdicovitý půdorys. Jan Blažej Santini-Aichel rozumí řeči čísel, kterou vtělí...
Devítka jako spolek, jenž řídí svět?

Devítka jako spolek, jenž řídí...

Ve třetím století před naším letopočtem vládl obrovské Maurijské říši na území...
ISS se dočká „záplaty“

ISS se dočká „záplaty“

V uplynulých dnech začali ruští kosmonauti opravovat díru v mezinárodní...
Smrtelná past pro hmyz

Smrtelná past pro hmyz

Nic netušící moucha usedá na list a je to to poslední, co udělá....
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

V našem profesionálně sestaveném testu ihned zjistíte přesné výsledky a obdržíte certifikát.