Nanovlákna mohou chránit před RTG zářením

Schopnost nanovlákenných materiálů zachycovat produkty radioaktivního rozpadu a tlumit i účinky chemických a biologických zbraní zkoumá vědecký tým profesora Davida Lukáše na Fakultě textilní Technické univerzity v Liberci ve spolupráci se Státním ústavem jaderné, chemické a biologické ochrany (SÚJCHBO). Výzkum probíhá v rámci čtyřletého bezpečnostního projektu, na který uvolnilo Ministerstvo vnitra ČR částku 15 milionů korun.

Vědci již vědí, že nanovlákenné materiály dokážou díky velkému měrnému povrchu zachytit daleko větší množství i submikronových částic než běžné filtry. To znamená nadstandardně účinnou filtraci vzdušnin i kapalin.

Nyní se díky vědcům z TUL objevuje i jejich schopnost ochrany před radioaktivními škodlivinami o rozměrech desítek nanometrů.

Na začátku výzkumného záměru byla náhoda. „Schopnost nanovláken vázat na sebe částice vznikající radioaktivním rozpadem radonu jsme objevili, když jsme v laboratoři měřili zvýšenou hodnotu přirozené radiace a zároveň radiace čerstvě vyrobených nanovlákenných vrstev metodou elektrostatického zvlákňování. Zjistili jsme, že nanovlákna zachycují dceřiné produkty, které vznikají při rozpadu radonu obsaženého ve stopovém množství ve vzduchu laboratoře. Radon sám o sobě není škodlivý, ale rozpadá se na zdraví nebezpečné izotopy těžkých kovů, jako je bizmut, olovo a vysoce radioaktivní polonium. Ty se ve vzduchu vyskytují spolu s jiným materiálem ve formě nanočástic a aerorosolů,“ vysvětluje člen vědeckého týmu Petr Mikeš, student doktorského studia na FT TUL.

Podstata schopností vázat na sebe nebezpečné látky je v opačném elektrickém náboji elektricky nabitých nanovlákenných materiálů a iontů těžkých kovů vzniklých radioaktivním rozpadem. Zatímco dceřiné produkty vznikající při rozpadu radonu mají převážně kladný náboj, nanovlákna lze nabít podle potřeby kladně i záporně, a využít tak základního fyzikálního zákona, že se záporné a kladné náboje přitahují. Pro případ zachycování kladně nabitých radonových dcer se proto nabíjejí záporně. „Na stejném principu probíhá filtrace radioaktivních látek pomocí nanovláken vyrobených zvlákněním syntetických polymerů. V laboratorním prostředí již máme vyrobené filtry. Nanovlákna jsou upnutá do rámu a proudí skrz ně vzduch obsahující opačně nabité částice, které se na filtru zachycují. Předpokládáme, že při skokovém přepólování lze tyto částice bezpečně uvolnit. Po půlhodině (střední poločas rozpadu radonových dcer) se stávají zdraví méně škodlivými. Protože nanovlákna mají velký specifický povrch, předpokládáme, že záchyt bude vysoce účinný,“ dodává druhý člen týmu Pavel Pokorný s tím, že nanovlákna jsou schopna zachytit i látky biologických a chemických zbraní.

Tato vlastnost nanovlákenných materiálů může být podle profesora Davida Lukáše velmi užitečná pro zvýšení ochrany zdraví lidí obecně i při mimořádných událostech.„Velký měrný povrch a možnost vysoké hodnoty lineární hustoty elektrického náboje tvoří z nanovlákenných materiálů jedinečně účinný materiál pro záchyt iontů z okolního plynného prostředí, včetně iontů vznikajících radioaktivním rozpadem. Zatím jsme ale ve výzkumu na začátku. Až další vývoj nanovlákenných filtrů, jejich napojení na zdroje vysokého napětí a pečlivé testování na TUL a na SÚJCHBO naznačí možné oblasti aplikace v radiační ochraně i pro analýzu kontaminované vzdušniny,“ řekl profesor Lukáš.

Technická univerzita v Liberci má podle Lukáše dobře vybavené laboratoře pro primární výzkum. Další testování provedou ještě odborníci v SÚJCHBO na ještě sofistikovanějších měřících přístrojích.