Nanovlákna a nanotechnologie

Co je nanovlákno a v čem spočívá jeho vyjímečnost?

Je to vlákno o šířce několik desítek až tisíc atomů. Nebo chcete-li, vlákno tisíckrát tenčí než lidský vlas. Je tak malé, že jej lze pozorovat pouze elektronovým mikroskopem. Unikátní jsou právě jeho vlastnosti. Díky svým rozměrům mají obrovský měrný povrch, naopak váží pouze 0,1 - 1 gram na metr čtvereční. Vzhledem k nízké hmotnosti je při jejich výrobě spotřebováno malé množství polymerů. I když jsou některé polymery drahé, nanovlákno přijde relativně levně, řádově na jednotky až desítky korun na metr čtvereční.

Co je nanotechnologie

Nanotechnologie je rozvíjející se obor výzkumu a vývoje zaměřený na řízení struktury materiálů v nanorozměrech (0,1 - 100 nm, tzn. biliontiny metru alespoň v jednom rozměru), tedy pracující na úrovni atomů a molekul. Jako první člověk přišel s myšlenkou možnosti budování nanosystémů v roce 1960 americký fyzik Richard Feynman. Základem pro rozvoj se stal v roce 1980 snímací tunelový mikroskop, který byl schopný zhotovovat snímky jednotlivých atomů na povrchu materiálu. V současné době sestává nanotechnologie ze čtyř hlavních oblastí: mikroskopů pracujících s rozlišitelností v nanometrech, nanoelektroniky (nahrazující stávající elektronické obvody), molekulární nanotechnologie (vycházející z poznatků mechaniky a chemie k produkci molekulárních „strojů“, dnes např. vývoj nanomotorků či různých manipulátorů) a nanomateriálů (nanovlákna). Právě využívání struktury a vlastností nanočástic v materiálech je převratnou a moderní technologií, využitelnou ve veliké škále oborů a odvětví lidské činnosti.

Pohlcují zvuk a kryjí rány
Unikátní technologie, která umí vyrábět nanovlákna, se jmenuje Nanospider TM .Výroba spočívá ve zvlákňování polymerů do vláken o průměru desítek až stovek nanometrů. Nyní se díky ní vyrábějí například materiály na pohlcování zvuku a zdravotnické materiály.

akým způsobem tedy Nanospider pracuje?

Základním prvkem stroje jsou dvě elektrody, mezi nimiž existuje elektrostatické pole. Spodní elektroda má tvar válce, který je ponořen do roztoku polymeru. Válec se otáčí a vynáší tenkou vrstvu roztoku do elektrostatického pole, které z roztoku vytáhne dlouhá vlákna až ke druhé elektrodě. Zde vlákna narazí na podkladovou textilii, na které jsou vynášena ven ze stroje. Je to tedy velice jednoduchý princip – za všechno mohou elektrostatické síly, které z polymeru vydlouží vlákno na podklad. Klíčové jsou samozřejmě vlastnosti polymerů, řada parametrů jako jejich vodivost nebo viskozita musí být nastavena tak, aby proces výroby nanovláken fungoval.
Průmysl s nanovlákny - jedno z klíčových odvětví budoucnosti

Výrobu nanovláken, která jsou až tisíckrát tenčí než lidský vlas, považují odborníci za jedno z klíčových odvětví budoucnosti. Elmarco z nanovláken sestrojilo například i zařízení na filtraci a čištění vody, které je mnohem účinnější a rychlejší než stávající technologie.

Novinky které nás obklopí

Solární články z nanovláken jsou lehčí a flexibilnější

Z dalších výhod solárních článků z nanovláken Macák jmenoval jejich nízkou hmotnost a flexibilitu. "Lze si představit článek v podobě folie, která půjde ohýbat a volně nosit třeba na oblečení nebo na notebooku, který bude tento solární článek neustále nabíjet," podotkl. Solární článek z nanovláken navíc může být také průhledný. "Bylo by možné ho použít například na oknech budov, aniž by se na střechách musely stavět složité a těžké konstrukce. Flexibilita a průhlednost jsou dva obrovské plusy oproti klasickým křemíkovým článkům," uvedl.

Křemíkové solární články jsou při výrobě energie dražší, než je tomu při využití fosilních paliv. Články z nanovláken by ale podle Macáka mohly být cenově dostupnější. "Cenu kilowatthodiny, za kterou ji vyrobí křemíkový článek, chceme snížit o 60 procent. Dostali bychom se na úroveň klasických zdrojů elektrické energie, a tím pádem technologii zpřístupnili širší veřejnosti," poznamenal Macák.

Nanovlákna do aut

Ta je společným podnikem Elmarca a irského Alltracelu. Podle Mareše jsou další smlouvy před podpisem. Například i na výrobu plín z nanovláken. "Rychleji by odváděly tekutiny, navíc by mohly mít příjemnější povrch," uvedl Mareš.

Nanovlákna se mohou objevit v autech jako absorpční materiál hluku, firma testuje také jejich využití v solárních panelech. Podle Konečného, který do firmy přešel před půl rokem z čela dnes již zkrachovalého Bohemia Crystalex Trading, by takové články nepotřebovaly přímý sluneční svit.