Téma měsíce: Liberečtí technici a vědci patří ke světové špičce v nanotechnologiích

nanovlakna_solar.jpg

Liberecká firma Elmarco se opět postarala o světový unikát. Na nedávném světovém summitu, věnovaném nanovláknům a nanotechnologiím, který se uskutečnil v Praze, představila ve světové premiéře novou generaci solárních článků s nanovlákny.

Solární články s nanovlákny mohou představovat úplnou revoluci při výrobě elektrické energie. Mohou účinně pracovat i při nedostatku slunečního světla. Jsou navíc výrazně levnější než současné křemíkové články.

„Solárni články s nanovlákny se liší od klasických, nejběžněji známých křemíkových článků zejména v tom, že jsou téměř nezávislé na zdroji světa.“

Potvrzuje vývojář libereckého nanocentera Aleš Gardián.

„Lze je použít jak venku při klasickém osvětlení slunečním zářením, tak uvnitř budov. To je jejich hlavní výhodou. Druhou, možná ještě důležitější výhodou je to, že jsou nezávislé na intenzitě slunečního nebo interního osvitu.“

„Solární články s nanovlákny je možné připravovat ve formě fólií. Nemusí to být rigidní materiál, ale jako materiál, který můžete ohnout, čili použít v budoucnu třeba i na oblečení a zároveň může být materiál průhledný, takže se může umístit na jakoukoliv průhlednou plochu.“

Dodává Aleš Gardián. Tím, že je článek průhledný, je možné ho využít například na oknech budov, takže není nutné stavět na střechách složité a těžké konstrukce. Nanosolární článek by se měl průmyslově vyrábět do dvou let. Nyní jde hlavně o doladění spolupráce s obchodními partnery. V dynamické liberecké firmě se ale vývoj samozřejmě nezastavil. Začátkem února zde otevřeli první vývojové a výrobní nanocentrum na světě. Nanotechnologie patří k výzkumným prioritám Evropské unie. Ta také finančně přispěla na vybudování libereckého nanocentra. Více už nám poví zakladatel a jednatel firmy Elmarco Ladislav Mareš.

„Jsou tam umístěny naše vývojové laboratoře, ve kterých se soustřeďujeme na vývoj aplikací, jako jsou třeba lithiové baterie s vysokými rychlostmi nabíjení a s velkou kapacitou. Jsou to ale třeba i materiály pro čištění vod nebo přípravu pitných vod. Naším záměrem je ve spolupráci třeba s Technickou univerzitou nebo partnery v tomto novém vývojovém centru vyvíjet tyto nové materiály. Naší hlavní kompetencí je samozřejmě vývoj a výroba strojů a technologie.“

Nanospider, foto: autor
Především se tedy bude v nanocentru vyrábět už světově proslulý Nanospider, první průmyslové zařízení na výrobu nanovláken. Tento unikátní stroj už Elmarco už nabízí ke komerčnímu využití. Prodává se zejména ve Spojených státech a v Japonsku.

„Stroje na výrobu nanovláken dodáváme zatím jako jediní na světě.“

Oldřich Jirsák a Ladislav Mareš u Nanospideru, foto: autor
Konstatuje Ladislav Mareš. Výrobu nanovláken, která jsou tisíckrát tenčí než lidský vlas a nejsou vidět ani pod optickým mikroskopem, považují odborníci za jedno z klíčových odvětví budoucnosti. Unikátní technologie výroby nanovláken se zrodila na Technické univerzitě v Liberci. Zasloužil se o ní tým vedený profesorem Oldřichem Jirsákem. Technologie elektrostatického zvlákňování, která je základem výroby nanovláken, je známa už skoro sto let. Oldřich Jirsák a jeho tým ale jako první na světě přišli na to, jak tento nápad převést do praxe.

„Máte pravdu, že informace o možnosti formování hmoty byly známy už dávno, ale takový větší zájem se začal projevovat řekněme kolem roku 2000. Zachytili jsme několik odborných publikací k tomuto tématu a bylo nám celkem jasné, že to musí být ohromně zajímavý materiál z funkčního hlediska. Způsob, jak připravovat nanovlákna není v podstatě složitý. Je znám a využíván v laboratořích. Ovšem tím způsobem se vyrábí jen nějaké setiny gramu za hodinu. Jako technická fakulta jsme viděli určitou výzvu v tom, abychom se pokusili najít takový způsob, který by umožnil vyrábět nanovlákna v průmyslovém měřítku.“

Aplikací s využití nanovláken je už bezpočet, od automobilového průmyslu, přes stavebnictví a ochranu životního prostředí až třeba po zdravotnictví.

Oldřich Jirsák, foto: autor
„Vyrábíme nanovlákna a vyrábíme je v nějaké formě. Hned je ukládáme do vrstev, které jsou plošné, které se svým způsobem mohou připodobnit třeba k textilu nebo možná k papíru. My jsme tu technologii publikovali poměrně široce. Musím říci, že se to ukázalo jako šťastné, protože pak za námi přicházeli lidé z nejrůznějších oborů, o kterých jsme věděli málo nebo vůbec nic. Přicházeli k nám s tím, že si myslí, že pro tuto či jinou aplikaci by právě ta nanovlákna byla velmi vhodná. A takto jsme získali skutečně hodně spolupráce.“

Zajímavou aplikací jsou podle Profesora Jirsáka například tzv. kryty ran, obvazové materiály, které dokáží zastavit krvácení, ochránit ránu před bakteriemi. Přiložená nanovrstva umožní ráně dýchat a uvolňovat potřebné kapaliny, jinými slovy molekuly kyslíku a vodíku nanovrstvou projdou, ale mikroby a viry se opačným směrem do rány nedostanou. Jsou příliš velké. Výzkum v tomto směru podpořil v Liberci třeba i grant americké armády. Na nanomateriálech také rostou dobře buňky lidského těla. Od toho se odvíjí další rozsáhlý výzkum s oblastí medicíny, která se nazývá tkáňové inženýrství.

„Můžete vypěstovat náhradu tkání z buněk konkrétního pacienta.“

Doplňuje profesor Oldřich Jirsák. V tomto směru Technická univerzita v Liberci úzce spolupracuje s Ústavem experimentální medicíny Akademie věd. Stejně jako se nezastavil vývoj v úspěšné české firmě Elmarco, nespí ani vědci z univerzity. Nápadů mají hodně, ale z důvodů případné patentové ochrany o nich nechce profesor Jirsák zatím mluvit.

„Pochopitelně máme celou řadu různých námětů. Nezlobte se ale, já o nich zatím nebudu moc mluvit.“