Nanosvět

Přednáška „Nanosvět kolem nás“ se zaměřuje na dvě základní témata. Tím prvním je moderní obor bionika. V rámci přednášky jsou posluchačům nastíněny jednotlivé metody mikroskopie (optická mikroskopie, rastrovací elektronová mikroskopie, mikroskopie rastrující sondy) a jejich praktické využití. Na sérii snímků pořízených na rastrovacím elektronovém mikroskopu (SEM) jsou pak demonstrovány nejrůznější „technické vymoženosti“ z rostlinné i živočišné říše. K detailním „nano“ či „mikro“ SEM snímkům prezentovaných rostlin/živočichů jsou přiřazeny příklady využití daného pozorovaného jevu v praxi (v souladu s náplní termínu bionika).

Druhé přednášené téma zahrnuje prezentaci speciálních intermetalických slitin s tvarovou pamětí – tzv. paměťových kovů. V rámci přednášky je provedena demonstrace chování paměťového kovu na pružině vyrobené z nitinolu. Pružina je přednášejícím zdeformována a posléze zahřáta horkou vodou. Díky „paměťovému“ chování nitinolu se zdeformovaný drátek za působení tepla opět samovolně navine do tvaru pružiny. Celý jev i s uvedenými příklady praktického využití paměťových kovů je následně vysvětlen za pomoci prezentace.

Nanovlákno je délkový útvar o charakteristických rozměrech a vlastnostech, kde jeden rozměr (délka) významně přesahuje průměr vlákna. Charakteristické průměry nanovláken se pohybují mezi 100–800 nanometry (nm).

Nanovlákenné materiály jsou textilní výrobky s průměrem vláken menším než 1 mikrometr (µm) = 1000 nanometrů (nm). Jako surovina se dá (dosud) použít asi 50 syntetických a přírodních polymerů. [1]

Za nejstarší objev v oboru je považováno zjištění Angličana Gilberta z roku 1600, že kapka vody se dá v elektrickém poli vytahovat do kónických tvarů. V roce 1902 byl patentován vynález Američana Mortona na rozptylování kapalin pomocí vysokého napětí. V letech 1965-1969 sestavil Američan Taylor matematický model kónického tvaru tekutin, který měl rozhodující vliv na zaměření výzkumných prací. Američan Reneker se spolupracovníky přehodnotil v roce 1990 vývoj v oboru elektrostatického zvlákňování a dal tak podnět k intenzivnímu výzkumu. V roce 2004 se zabývalo studiem této technologie ve světě už 200 univerzit.  Komerční výroba nanovláken začala v 80. letech 20. století. Aktuální informace o celosvětové výrobě a spotřebě nanovláken lze získat jen z placených publikací, např. z každoroční studie za cenu cca 4000 USD.

Na začátku 21. století se se k vlastnímu zvlákňování běžně používá tryska ve tvaru jehly. S touto technikou se však dá pracovat jen na velmi nízké úrovni produktivity, hotová vlákna se dají jen náhodně ukládat na kolektoru, komerčně se z nich vyrábí jen netkané textilie. Pro zlepšení, resp. odstranění uvedených nedostatků byly do 2. dekády 21. století vyvinuty nové metody elektrostatického zvlákňování, z nichž tři mají praktický význam

V odborných publikacích jsou obsáhle popisovány pokusně vyrobené textilie z nanovláken s použitím zejména v oblasti biomedicíny, elektroniky (superkapacitátory, litiové baterie), solárních buněk, piezoelektrických přístrojů, senzorů, ochrany ovzduší, chemických reakcí, funkčních textilií a mnoha jiných.

Údaje o komerční výrobě jsou však na veřejnosti (v roce 2017) sotva známé. K výjimkám v tom směru patří např. informace o produktech české firmy Nanovia.

Výrobky z nanovláken se do povědomí běžných občanů dostávají pozvolna. Česká firma nanoSPACE jako první na světě zahájila výrobu bariérových povlaků pro alergiky z nanovláken už v roce 2014. Postupně rozšířily svoje produkty o přikrývky a polštáře z nanovlákna a v roce 2016 vstoupily na trh s prvním protiroztočovým povlečením a prostěradly z nanovlákenné nanobavlny pro alergiky, které plně nahrazuje bariérové povlaky.

V roce 2018 můžeme sledovat využití nanovláken ve zdravotnictví, kde se nanovlákenná síť používá například do roušek, a chrání nositele i okolí před nežádoucími bakteriemi a viry. Nanovlákenná síť má mnohem menší otvory, než je velikost nežádoucích částic (smogu, bakterií nebo i aerosolů a dalších), proto je v nezávislých testech oceňována jako velmi výkonná při zachycování jednotlivých částic. Nanovlákenná membrána se také využívá u okenních sítích, které domácí prostředí chrání nejen před hmyzem, ale i před smogem nebo spalinami.

Nanovlákno se používá v kosmetice. Tým českých vědců ze společnosti [n]fibrecare vyvinul první českou high tech masku, která pleti nabízí špičkovou péči jednoduše, příjemně a rychle. Vlákno v sobě zapouzdří cenné aktivní látky, které se rovnoměrně uvolnují do pleti. Běžné mokré textilní masky jsou zpravidla tvořeny z 90 % vodou a glycerinem, stejně jako parabeny, silikony, akryláty, parfémy a dalšími aditivy, které mohou pleť podráždit.