reklama

Liberecká TULka umí nanovlákna pro záchranu života i pro film

1. 11. 2017
Mezifakultní tým Fakulty textilní, Fakulty strojí a Ústavu pro nanomateriály, pokročilé technologie a inovace TUL opět zabodoval na poli nanotechnologií. Nejenže přivezl z MSV v Brně zlato, ale porota přiznala, že tak mimořádně inovativní exponát dosud nehodnotila.
Ovšem to je jen pomyslná třešnička na dortu, nová technologie mladého oboru průmyslové výroby nanovláken má velké ambice změnit náš život. Nanovlákna mají velmi pozoruhodné bariérové, sorpční a biologické a další účinky. Oblast průmyslového využití se na jedné straně zatím soustřeďuje například na filtry, zvuk pohlcující materiály, vodoodpudivé, přitom prodyšné látky a tak dále. Vzhledem k tomu, že stavba nanovlákenných struktur je velmi podobná prostoru mezibuněčnému, přímo se nabízí použití v medicíně, například k léčení zranění a popálenin. Faktu, že na nanovláknech dobře rostou buňky, lze kromě medicíny využít třeba k výrobě biologických čističek a norných stěn. Z nanovlákenných materiálů lze rovněž vyrábět léky s postupným uvolňováním léčebné látky.
Liberecká stopa na poli vývoje výroby nanovláken se začala psát v roce 2002. Výsledkem bylo vyvinutí stejnosměrné technologie známé pod značkou Nanospider, kdy se vlákna tahají od kladné elektrody k elektrodě záporné.
Před pěti lety vývojové týmy TUL, vedené Davidem Lukášem a Jaroslavem Beranem, navázaly na práce českoamerického fyzika Johna Zeleného, který se zabýval elektrostatickým rozprašováním a v roce 1914 publikoval práci, ve které konstatoval, že pro tvorbu aerosolu lze použít stejnosměrné i střídavé napětí. Po ověření aplikovatelnosti tohoto principu na výrobu nanovláken a stanovení potřebných parametrů zařízení vyvstal první problém, kde sehnat speciální generátor napětí. Potřebný zdroj pro nové zařízení vyrobila EGU HV Laboratory, která má i podíl na jednom patentu.

To, že oceněný stroj pracuje s proudem střídavým, dovoluje velmi zajímavé inovace. Mašina je v první řadě šestkrát rychlejší, než její stejnosměrná předchůdkyně a nemá fyzicky přítomnou druhou elektrodu. Ačkoliv pokusná linka zabírá značnou část laboratoře, její příkon je menší než příkon rychlovarné konvice.
Foto Mad

Profesor David Lukáš, vedoucí Katedry netkaných textílií, vysvětluje princip nově představeného stroje: "Pracujeme s velmi vysokým napětím (cca 36kV) o kmitočtu sítě. Vznikající sprcha nanovláken nepotřebuje druhou elektrodu, tu emituje virtuální elektroda z iontů obráceného znaménka, které jsou v ovzduší, a z úseků nanovláken vytvořených v předcházejícím cyklu střídavého napětí opačné polarity. Vzniká nanovlákenná vlečka podobná kouři, která je unášená takzvaným elektrickým větrem. Balonující přízi stačí zachytit na vhodný nosič."
Foto Mad

Virtuální elektroda, nanovlákenná sprcha, elektrický vítr, hm... nicméně, při pohledu do stroje proces vypadá jednoduše, že? Ve skutečnosti je použito několik fint, které laik ani nezaregistruje, ale odborníkovi se můžou zdát nerealizovatelné. Patentem jsou chráněné kromě vlastního principu zvlákňování i další konstrukční uzly. V první řadě to je pumpa dopravující roztok polymeru na rovněž patentovanou elektrodu.
Foto Mad

Na patentované integrované pumpě se podílel doktorand Tomáš Kalous. Ovšem celý interdisciplinární tým čítá téměř dvě desítky odborníků plus řadu studentů, kteří se rovněž podíleli na řešení dílčích úkolů v rámci studia.
Foto Mad

Vznikající nanovlákenný rukáv stačí navést na sběrné rotující vlákno, které ho na sebe nabalí. Protože technologie výroby nanovlákem jsou založené na různých principech generování vlákna z roztoku, je nedílnou součástí výzkum roztoků potřebných vlastností. Příprava roztoku trvá řádově měsíce. Dobrou zprávou je, že zatím se po vložení určitého úsilí vždy potřebný roztok povedlo vyrobit.
Foto Mad

Výsledkem práce stroje je cívka upředená z nanovláken na centrální nosné niti.
Foto Mad

Vlákno v průřezu. Vyrobit niť z nanovlákna je problém, protože materiál nemá požadovanou pevnost. Když se ale nosná niť (nebo drát a podobně) nanovláknem obalí, vznikne produkt dále zpracovatelný na běžných textilních strojích, zachovávající si zcela specifické vlastnosti nanovlákenných materiálů.
Foto Mad

Docent Pokorný demonstruje, že nanovlákno z tohoto stroje lze navinout i na buben, čímž vznikne válcová netkaná textílie. K tomu Jan Valtera, další člen týmu ze strojní fakulty, Katedry textilních a jednoúčelových strojů, podotýká: "Předvedená elektroda produkuje jakýsi rukáv, ve vývoji ale již je i plošná elektroda. Zatím je zařízení postavené jako testovací stroj produkující surovinu na výrobu experimentálních tkanin a pletenin."
Foto Mad

Stroj umí vyrobit i improvizovanou vánoční dekoraci.
Foto Mad

Přes větev jehličnanu obalenou nanomateriálem se dostáváme k širším souvislostem vývoje na TULce. Docent Pavel Pokorný z katedry netkaných textílií a nanovlákenných materiálů vysvětluje: "Jsme světově výjimeční tím, že máme téměř všechny technologie, které se po světě k výrobě nanovláken používají. Když se nás někdo zeptá, k čemu se to hodí, tak já mu řeknu, nevím, řekněte mi, k čemu byste to použili, a my to tady vyvineme. To, co zde vidíte, je základní výzkum. My se nebráníme ani různým krokům stranou hlavního proudu. Například docent Krotký z katedry designu nanovlákna používá pro výrobu výtvarných objektů (ukázka ZDE). 

A na závěr příklad další technologie. Odstředěné zvlákňování je v principu podobné výrobě cukrové vaty s tím, že zde vlákna vyletují ven po ose rotace (mimochodem, stroj na cukrovou vatu byl vynalezen před 110 lety). Nanovlákenná odstředivka vyvinutá na TULce připomíná sněžné dělo a produkuje vlákna, která by určitě našla uplatnění například i u filmu. Umí totiž vyrobit pavučiny, patinovat sklepení a tak dále. To vše v dobrém poměru cena / výkon. V neposlední řadě jí lze nastříkat šaty přímo na tělo modelky, což je velmi efektní, viz. ZDE, a určitě by to našlo uplatnění na různých show. Vlákna můžou být i různobarevná.
Foto Mad

Text a foto Mad
zákupy
19. 11. 2017 19:05 O mimořádné prohlídky zámku v Zákupech byl o víkendu velký zájem. Připomněly 300 let od narození Marie Terezie. Přicházely hlavně rodiny s dětmi.
svijany
19. 11. 2017 11:04 Zákon, jenž vykázal kuřáky z restaurací, poznamenal podle Pivovaru Svijany spotřebu piva víc než EET. Do srpna byla spotřeba lepší, v září byl propad.
vstupenky
19. 11. 2017 07:42 Vstupenky na čtvrtfinále CHL budou v prodeji od nedělních 14 hodin za 100 Kč, zajistit si je můžete také před utkáním s Kometou Brno. Více čtěte ZDE.
kalendáře
19. 11. 2017 07:39 Příspěvková organizace Turnovské památky a cestovní ruch opět vydala pět druhů oblíbených kapesních kalendáříků na rok 2018. K dispozici jsou zdarma v IC na náměstí Českého ráje.
reklama
Kalendář
po
út
st
čt
so
ne
1 2 3 4 5
6 7 8 9 10 11 12
13 14 15 16 17 18 19
20 21 22 23 24 25 26
27 28 29 30
listopad
2017
reklama
GENUS PLUS TÝDEN (www.genusplus.cz) nebo (www.tydenvlk.cz) – společný zpravodajský a publicistický server. Provozuje GENUS TV a.s., Rumunská 655/9, 460 01 Liberec, IČ: 48291927. Společnost je zapsána v OR vedeném Krajským soudem v Ústí nad Labem, odd. B, vložka 439. Kontakt: net@genusplus.cz. U nevyžádaných příspěvků považujeme jejich zaslání za souhlas k případnému bezplatnému zveřejnění včetně dodané obrazové informace (foto, video apod.).