Příběh světové expanze nanovláken začal právě před 15 lety psát tým profesora Jirsáka

Důležitá je věda, já nikoliv. Prof. Jirsák

ROZHOVOR. V červenci roku 2004 obletěla celý svět senzační zpráva: na Technické univerzitě v Liberci objevili technologický postup průmyslové výroby polymerních nanovláken a ve spolupráci s libereckou firmou Elmarco i zařízení pro jejich výrobu – Nanospider. Vedoucím univerzitního výzkumného týmu byl profesor Oldřich Jirsák, který právě tento týden oslaví své 72. narozeniny.

Postup průmyslové výroby nanovláken elektrickým zvlákňováním – elektrospinningem – odstartoval doslova průmyslovou revoluci v oblasti nanotechnologií. Za tento badatelský úspěch byl profesor Jirsák oceněn řadou vyznamenání včetně Medaile Za zásluhy, kterou mu v roce 2008 předal prezident Václav Klaus. A letos začátkem června přidal do své sbírky diplom a nominaci na Čestné uznání společnosti Mensa České republiky. Profesora Jirsáka z Fakulty textilní TUL jsme patnáct let od jeho objevu požádali o rozhovor.

Někdy se o vás psalo jako o vynálezci nanovláken, co na to říkáte?

To je opravdu úsměvné. Kdepak, to jsem nebyl já. To byl hodně dávno někdo daleko moudřejší a mocnější. Nanovlákna jsou všude kolem nás od počátku světa, jenomže jsou tak malá, že je nevidíme. Lidé je objevili díky stále dokonalejším mikroskopům a desítky let je zkoumali v laboratořích. My jsme jen společně s kolegy přišli na to, jak je průmyslově vyrábět.

Je objev průmyslové výroby nanovláken váš největší úspěch?

Během své práce na univerzitách i v průmyslu jsem se svými kolegy dosáhl i dalších vědeckých výsledků. Průmyslový postup výroby nanovláken je jedním z nich a možná se v budoucnu ukáže, že je nejvýznamnější. Nanomateriály jsou fenomén, který má obrovskou budoucnost a možná ještě ani netušíme, jakou mají perspektivu. Pronikají do mnoha průmyslových odvětví, uplatňují se zejména v oblasti filtrace a v textilním, leteckém a automobilovém průmyslu, ve stavebnictví, ale už i v medicíně. Jedná se skutečně o kvalitativně nový materiál, velmi odlišný od všeho, co bylo do té doby běžně k dispozici, a který čeká na další aplikace.

Od roku 2004 je o něj v průmyslu i ve vědeckých institucích velký zájem. V roce 2010 bylo v oblasti nanovláken přiznáno celosvětově na 400 patentů, týkají se vývoje technologií i aplikací a celosvětově se už počty těchto patentů počítají v desítkách tisíců. Jen na liberecké univerzitě jich bylo uděleno více než dvacet. Například v roce 2009 jsme patentovali způsob přípravy nití, které jsou pokryty vrstvou nanovláken a nyní se vyvíjejí filtry na této bázi. Řada patentů se týkala konkrétních aplikací, namátkou si vzpomenu na unikátní nanovlákennou membránu Romana Knížka, která se osvědčila u sportovních a speciálních ochranných oděvů pro armádu či hasiče, protože dokáže propouštět vodní páru a přitom nepropouští kapaliny.

Na naší univerzitě byl vyvinut nový materiál, který může v budoucnu vést k syntetickým maloprůměrovým nanovlákenným cévním náhradám. Naši vědci pracují v oboru tkáňového inženýrství s nanovlákennými polymerními vrstvami aplikovanými v medicíně. Takovým strukturám se říká scaffold, česky lešení. Je to struktura tvořená nanovlákny, která se osází buňkami a následně nahradí plnohodnotnou tkáň. Může to být kostní tkáň, nervová tkáň, chrupavka nebo například náhrady kůže. Po implantaci do těla scaffold degraduje a výsledkem je plnohodnotné obnovení poškozené, nemocné či chybějící tkáně. Už sklízíme první ovoce naší práce a já věřím, že sklizeň bude v budoucnu bohatá.

Jak jste na technologický postup výroby nanovláken přišel? Byl to cílený výzkum, nebo vám pomohla náhoda?

V odborných časopisech jsem četl články o nanovláknech a bylo zřejmé, že v některých laboratořích se jimi vědci intenzivně zabývají. Řekli jsme si s kolegy, že by stálo za to, vyrábět nanovlákna ve větším měřítku. Rozhodli jsme se to vyzkoušet a cíleně jsme se zaměřili na vývoj technologie výroby nanovláken mimo laboratoře. Začali jsme v roce 2002 a měli jsme obrovské štěstí, protože asi během půl roku jsme na princip výroby nanovláken přišli. Jednalo se o princip zvlákňování z válce, který evidentně vedl k vyšší produkci než v laboratořích. V létě 2003 jsme přihlásili patent a začátkem roku 2004 nám byl udělen. Pak jsme mohli uzavřít licenční smlouvu s libereckou firmou Elmarco a veřejně představit první prototyp průmyslově využitelného stroje na výrobu nanovláken. Pracoval na našem principu elektrospinningu. Nazvali jsme ho Nanospider a nabídli ho partnerům z průmyslu. To byl výrazný posun. Nestačí, když něco funguje v laboratoři, průmyslový stroj už musí nějak vypadat, vyžaduje profesionální obsluhu a nesmí ohrožovat lidi ani životní prostředí.

Budoucnost je tedy v nanotechnologiích?

Myslím, že ano. Ale jasno budeme mít tak za sto let. Až uvidíme, kde nanovlákna uspěla, kde ne a co nového se na jejich základě mohlo udělat. To dneska nedokážeme předjímat. Stane se, že něco vyvinete a za pár let se ukáže, že to byla slepá cesta. Nanovlákenné materiály, i když jsou velmi účinné, zatím narážejí na vysokou cenu. Je to logické – i běžné textilní materiály jsou dražší, čím jsou jemnější. A nanovlákenné materiály jsou extrémně jemné.

Je do budoucna šance, že by se zlevnily?

Určitě je. Klíč je v kapacitě výroby. Znám to z oblasti textilních vláken. Když se začala vyrábět takzvaná bikomponentní vlákna, byly potřeba na výrobu jednoho vlákna místo jednoho dva agregáty, a to výrobu prodražilo. Dnes se ale vyrábí tato vlákna skoro za běžnou cenu. Dosáhlo se toho tím, že se postavily obrovské výrobní linky a kapacita výroby se zvýšila. Pokud si poptávka vyžádá velkokapacitní výrobu nanovláken, může se výroba podstatně zlevnit. Když se bude tato výroba kvantitativně rozvíjet, budou jistě objeveny další výkonnější i levnější technologické postupy.

Vědce si mnoho lidí představuje jako člověka zavřeného do laboratoře, bez spojení s okolním světem. Jak vnímáte tuto image vědců?

V technicky zaměřeném výzkumu taková izolace nepřipadá v úvahu. Musíme vyvíjet to, co někdo potřebuje a co se bude vyrábět. I k výsledku, který byl několikrát oceněn, jsme došli kolektivně. Začínali jsme ve čtyřech. Na prvním patentu, který naši technologii chrání, se v roce 2004 podílelo šest lidí. Nyní se na naší univerzitě věnuje oblasti nanovláken asi stovka lidí. V badatelských týmech jsou profesoři, studenti i lidi z praxe. Úspěchy jsou kolektivní záležitostí a já pracuji v kolektivu rád.

Na čem nyní pracujete?

Potřebujeme rychle dostat do života různé aplikace založené na nanovláknech a to mě zajímá. Není podstatné, na čem pracuji já. Důležité je, že na naší univerzitě několik skupin vyvíjí nejen technologie, ale i aplikace. Postavil se univerzitní výzkumný Ústav pro nanomateriály, pokročilé technologie a inovace, který zaručuje výborné podmínky pro vědeckou práci. Na tom, jak se budou do výroby dostávat jednotlivé výrobky a jak bude potřeba dodávat stroje na jejich výrobu, závisí naše úspěšnost a také návratnost investic vložených do výzkumu a vývoje. Moje osoba není důležitá.

psáno pro Technický týdeník
– redakčně kráceno

Prof. RNDr. Oldřich JIRSÁK, CSc.
(*1947)

V roce 1979 nastoupil jako vědecký pracovník na Vysokou školu strojní a textilní v Liberci a později – již na Technické univerzitě v Liberci – se stal vedoucím katedry netkaných textilií. V letech 2003–2008 působil jako prorektor TUL pro zahraniční styky, vědu a výzkum. Je autorem více než padesáti patentů v oborech vlákna a netkané textilie. K jeho vynálezům patří také technologie objemových textilií „Struto“. Podle těchto patentů byly instalovány výrobní linky v USA, Velké Británii, Austrálii, Malajsii, Venezuele a Číně. V letech 2002–2004 pracovní tým katedry netkaných textilií pod jeho vedením vyvinul jako první na světě technologii umožňující průmyslovou výrobu nanovlákenné textilie. Název Nanospider obletěl celý svět. Dostal se i mezi sto národních unikátů, které reprezentovaly Česko v zahraničí u příležitosti stého výročí vzniku Československa. Profesor Jirsák obdržel za svou práci Cenu Invence projektu Česká hlava, státní vyznamenání Medaile Za zásluhy, Zlatou medaili TUL a celou řadu dalších ocenění.

Pane profesore, vše nejlepší k narozeninám přeje také redakce T-UNI!