Představila se linka na zvlákňování polymerů střídavým proudem

„O novinky na Technické univerzitě v Liberci se my novináři vždy zajímáme. Zejména články o nanovláknech a nanotechnologiích mají u našich čtenářů ohlas. Bylo zajímavé vidět výrobu nanovláken na vlastní oči. Člověk se běžně k tak unikátnímu stroji nedostane. Hodně se o tématu zatím mluví, ale často je to jen ve fázi virtuální. Tady jsem si na vlákna mohl přímo sáhnout,“ řekl redaktor MFD Adam Pluhař.

 

Na vývoji nové technologie začali vědci z fakulty strojní, fakulty textilní a ústavu pro nanomateriály pracovat zhruba před pěti lety. Unikátnost této nové technologie spočívá ve využití střídavého proudu při zvlákňování polymerů. Nová technologie je chráněna několika patenty ČR, týká se to: transportního zařízení roztoků polymerů, způsobu výroby lineárního materiálu s obsahem nanovláken a zařízení k jeho výrobě  a zvlákňovací elektrody pro výrobu nanovláken elektrickým zvlákňovaním roztoku nebo taveniny polymeru. Přičemž základní patent zvlákňování účinkem střídavého proudu je v řízení o udělení evropského patentu a patentu v USA, Číně a Japonsku.

„České univerzity nejsou schopny ekonomicky konkurovat rozvinutým zemím v kvalitě tím, že zkupují zahraniční mozky. Podle mého názoru můžeme v tomto konkurenčním prostředí obstát využíváním kolektivní inteligence, kterou nastavíme proti genialitě jednotlivců. Proto je tak důležité, že se nám na univerzitě daří realizovat mezioborovou spolupráci,“ říká profesor David Lukáš. A trvá na tom, aby byli vyjmenováni kolegové, kteří se na významném úspěchu naší univerzity podíleli: Z Fakulty strojní TUL je to konstruktérská skupina profesora Jaroslava Berana: Jan Valtera, Ondřej Baťka, Martin Bílek a Josef Skřivánek. Z Fakulty textilní TUL je to skupina uskutečňující teoretický, experimentální a technologický výzkum vedená profesorem Lukášem: Pavel Pokorný, Tomáš Kalous, Eva Kuželová-Košťáková, Petr Mikeš, Jiří Chvojka, Denisa Zálešáková a Manikandam Sivan. Velké pozitivum vidí profesor Lukáš v tom, že se do vědecké práce se zapojili i studenti. Dílčí zadání řešili ve svých bakalářských, diplomových a především doktorských pracích. Například student doktorského studia fakulty textilní Tomáš Kalous je autorem patentovaného řešení transportu polymerů. 

V čem spočívá nová technologie? Vědci pro zvlákňování místo jehly nebo kapiláry použili masivní bezjehlovou elektrodu. „Tak vznikne fáze, připomínající vodu ze sprchy nebo kouř z ohně, unášený iontovým větrem,“ přiblížil nový postup profesor Lukáš. Jádrová příze se odvíjí z cívky a prochází zvlákňovací komorou, kde dochází k ovíjení nanovlákenné vlečky kolem jádra, poté se v sušicí a fixační zóně odpaří zbytková rozpouštědla, dochází k tepelné fixaci nanovláken a ke zvýšení adheze nanovlákenné vrstvy na jádrové přízi. 

Využití by takové zařízení mohlo podle libereckých vědců najít nejen v oblasti filtrace a speciálních technických tkanin a pletenin, ale i ve zdravotnictví, zejména v regenerativní medicíně a tkáňovém inženýrství. „Možné jsou například oční dreny při operativním léčení zeleného zákalu, kýlní síťky či jakékoliv krycí a obvazové materiály. Univerzita vyslala jasný signál, že nový materiál existuje, prostor pro jeho použití je otevřený. Teď mají  další badatelské týmy nebo firmy šanci o uchopit a zaměřit se na konkrétní aplikace,“ říká Pavel Pokorný z fakulty textilní. Výsledný produkt je podle něj možné také zpracovávat na standardních textilních strojích s možností výroby textilií s jedinečnými přidanými vlastnostmi. Vyvíjené lineární a z nich vyrobené plošné i trojrozměrné kompozitní materiály si najdou uplatnění v různých aplikacích.

Nová linka má ohlas i v zahraničí. Do Liberce už kvůli novému vynálezu přijel  univerzitní tým z anglického Birminghamu, kde se dlouhodobě zabývají vývojem polymerních materiálů. „Domnívají se, že by toto zařízení  mohlo být vhodné pro separaci kmenových buněk, čímž by vznikal velký potenciál pro léčbu nemocných lidských tkání,“ doplnil profesorLukáš.

Vědecká práce ale nekončí.  „Vývoj v této oblasti poskytuje další možnosti. Díky sérii elektrod, kdy každá z nich umožňuje zvlákňovat a na jádrovou matrici nanášet jiný typ polymerů v jednom procesu, lze získat  vícekompozitní materiál, jehož vlastnosti můžeme poměrně přesně přizpůsobit budoucímu účelu použití,“ říká profesor Beran, vedoucí katedry textilních a jednoúčelových strojů fakulty strojní. Vědecký tým katedry se pod jeho vedením zabývá již několik let vývojem a konstrukcí strojů a linek na výrobu nanopřízí využívající technologii zvlákňování účinkem střídavého elektrického pole včetně výzkumu tvarové a materiálové optimalizace zvlákňovacích elektrod. Vědecké týmy obou fakult a CxI dále spolupracují při výzkumu a vývoji dalších strojů a technologií na výrobu nanovláken a nanovlákenných struktur využívající technologie zvlákňování účinkem stejnosměrného i střídavého elektrického pole. „Chceme tímto způsobem začít vyrábět nejen lineární materiály, ale také plošné materiály ve vrstvách,“ přibližuje profesor Beran další směr vývoje výzkumu mezifakultního týmu.

J. Kočárková
Foto: Radek Pirkl