Témata
Zdroj: NenoVision

Made in Česko: Malé, pro budoucnost však velké

Význam materiálů je zásadní. Ne náhodou jsou podle používaných materiálů pojmenovány některé epochy vývoje lidstva - doba kamenná, železná… Současné 21. století je doba křemíková a 22. století bude možná dobou kompozitní.

Hana Janišová

Vystudovala Divadelní fakultu AMU. Většinu svého profesního života pracovala jako redaktorka v rozličných periodikách nebo na PR pozicích ve firmách různého zaměření, naposled z oblasti informačních technologií.
Osobně jí jsou blízká nejen témata týkající se techniky a technologií, ale například také z oblasti sociální nebo školství a další.
Pro MM Průmyslové spektrum pracuje od roku 2017. Její stěžejní mimopracovní aktivitou je ochrana zvířat.

Reklama

Studium materiálů pro jejich stále efektivnější používání, ale i vytváření a likvidaci, je jedním z nejprogresivnějších vědeckých oborů. Ať jde o materiály pro kosmický průmysl, nebo implantáty, které musí splňovat řadu nároků, a to často protichůdných. Na jednu část implantátu je třeba, aby buňky tkáně narůstaly, ale na druhou právě naopak. Je tedy zřejmé, že při vývoji a výrobě takových „součástek“, pro člověka dnes už nepostradatelných, se musíme na materiál dívat v rozměrech odpovídajících velikostem buňky, což jsou obvykle jednotky mikrometrů a méně. To slovo méně znamená, že jde o rozměry nanometrů. Ano, v materiálovém inženýrství se dnes musíme umět orientovat a být schopni pracovat v nanosvětě.

Jan Neuman, spoluzakladatel a ředitel společnosti NenoVision.
(Zdroj: NenoVision)

Mohlo by se zdát, že pro strojírenskou či metalurgickou výrobu by měřítko pro práci a vývoj stačilo větší, ale není tomu tak. Vlastnosti materiálů totiž zásadně ovlivňuje jejich struktura – uspořádání atomů, molekul, iontů, a to jak na površích, tak i v objemech materiálů.

Koncepce materiálového inženýrství je založena na vztazích mezi chemickým složením, mikrostrukturou, podmínkami zpracování, užitnými vlastnostmi a změnami struktury a vlastností materiálů v průběhu provozu. Zvláště je nutné zdůraznit úlohu struktury, protože bez její znalosti a podrobného studia nelze cíleně vyvíjet nové materiály s vlastnostmi, které vyžaduje perspektivní strojírenská výroba,“ říká prof. Ing. Josef Steidl, CSc., v článku v MM Průmyslovém spektru z roku 2016.

Zařízení LiteScope instalované do elektronového mikroskopu. (Zdroj: NenoVision)

Je jisté, že mikroskop je dnes jedním z nejdůležitějších nástrojů pro materiálový výzkum a vývoj. Předznamenal to opomíjený fyzik Robert Hooke, který v roce 1665, asi o 200 let dříve, než došlo ke skutečnému použití mikroskopu při identifikaci samostatných složek v odrůdách oceli a litiny, představil detailní kresby okrajů ocelového předmětu – břitvy. A kde se nacházíme dnes, po více než 350 letech výzkumu a vývoje?

Reklama

Dva v jednom

Za vývojem jedné z nejpokročilejších inovací v elektronové mikroskopii na světě pod názvem LiteScope stojí absolvent Fakulty strojního inženýrství VUT v Brně Jan Neuman. LiteScope je zařízení umožňující kombinaci dvou technik – AFM (mikroskop atomárních sil) a SEM (skenovací elektronový mikroskop). Jan Neuman při měření potřeboval vzorky charakterizovat v obou zařízeních a bylo nepraktické je přesouvat z jednoho do druhého. A tak potřeba integrovat dvě funkce do jednoho zařízení iniciovala vznik firmy NenoVision – historicky první spin-off firmy CEITEC VUT. V prosincovém rozhovoru s Kristýnou Fialovou popisuje vývoj: „Mikroskopie atomárních sil je velmi etablovaná technika, a stejně tak i elektronová mikroskopie. A my jsme udělali to, že jsme spojili výhody obou. Nejtěžší bylo a je ukázat světu, v čem je kombinace dobrá a nepostradatelná. Když přicházíte s novou technikou na trh, testujete poptávku a zároveň ve vědecké komunitě otevíráte otázky, k čemu by to bylo a pro koho. Budujeme trh a měníme pohled na mikroskopy a na to, co se s nimi dá dělat. Už se o nás a naší technologii víc ví a zájem stále roste.

NenoVision team 2021. (Zdroj: NenoVision)

Konkrétním příkladem užití může být charakterizace materiálů pro hybridní povlaky ortopedických implantátů. Jedná se o přípravu nových hybridních vrstev určených pro povrchovou úpravu slitin Ti-6Al-4V pro potenciální ortopedické a dentální aplikace. LiteScope posloužil k povrchové analýze povlaků materiálů, ke zkoumání jejich topografie a drsnosti.

Reklama
Reklama
Reklama

Co elektronový mikroskop nedokáže

Podobně bylo zařízení LiteScope použito při charakterizaci vývoje mikrostruktury při průtokovém tváření austenitické nerezové oceli AISI 304L. V článku publikovaném v Practical metallography od Juliana Rozo Vasqueze a jeho výzkumných kolegů z Technické univerzity Dortmund je představen potenciál měření AFM-in-SEM v analýze oceli a slitin.

Unikátní zařízení zpočátku umožnilo měřit na nanometrové úrovni topografii vzorku – ukázat jeho reliéf, což elektronový mikroskop nedokáže. Postupně přibyly další techniky běžné pro AFM a dnes umí LiteScope měřit elektrické, mechanické, chemické a magnetické vlastnosti materiálů. Navíc pro pokročilou interpretaci výsledků měření vstupuje do hry použití umělé inteligence, aby došlo ke zpřesnění a snížení časových nároků na lidského operátora.

Grafenové vrstvy vznikající na terasách karbidu křemíku. (Zdroj: NenoVision)

Vývoj tohoto zařízení, které v současnosti nemá ve světě obdoby, zdaleka není u konce a odborníci odhadují, že počet aplikací v příštím období ještě násobně naroste. Stejně tak očekávají, že poroste trh s mikroskopií a do roku 2030 dosáhne 11,71 miliard dolarů.

Firma NenoVision má kromě ČR v Evropě zastoupení v Rakousku, Chorvatsku, Dánsku, Finsku, Německu, Maďarsku, Irsku, Itálii, Norsku, Polsku, Portugalsku, Rumunsku, Slovensku, Slovinsku, Španělsku, Švédsku, Švýcarsku, Spojeném království, a k tomu ještě disponuje dalšími asi 20 distributory v asijsko-pacifickém regionu a Americe.

Související články
Made in Česko: Bezpečné bezdrátové spojení pro všechny

Prognózy, které se týkají internetu věcí (IoT) a průmyslového internetu věcí (IIoT), se mění stejně rychle jako možnosti této technologie samy. Už v roce 2008 bylo na světě víc připojených zařízení než lidí a odborníci ze Světového ekonomického fóra (WEF) tvrdí, že do roku 2025 bude 41,6 miliardy zařízení zachycovat data o tom, jak žijeme, pracujeme, pohybujeme se, jak fungují naše zařízení, stroje.

Stroje v pohybu:
Fotoprůzkumné družice

Za druhé světové války přinášely informace z fronty filmové týdeníky, při první válce v Perském zálivu vysílala živě CNN z bombardovaného Bagdádu – a nyní na Ukrajině má veřejnost poprvé v historii k dispozici prakticky v reálném čase družicové snímky. Navíc neskutečné kvality. Každopádně jde o materiál, který umožňuje potvrdit, nebo naopak vyvrátit mnohá tvrzení válčících stran.

Cena MM Award na EMO

Ocenění MM Award od našich německých kolegů z časopisu MM MaschinenMarkt je specialitou veletrhů pořádaných nejen v Evropě, ale po celém světě. Nejinak tomu bylo i na letošním hannoverském EMO, kde proběhlo slavnostní předání exponátům, které odbornou porotu zaujaly. Ceny jsou udělovány ve spolupráci se svazem VDW. Protože se jedná o jediné oficiální ceny udělované na veletrhu EMO a značky MM, VDW a EMO jsou dobře známé v oboru výrobní techniky, věnujeme jim svoji pozornost v retrospektivě veletrhu.

Související články
Úspěšný vývoj technologií pro zpracování termoplastových kompozitů

Konstruktéři tlačení požadavky na nižší hmotnost a lepší parametry svých konstrukcí stále více neváhají využít ve svých návrzích materiály, které byly dříve vyhrazeny pouze pro nejnáročnější high-tech aplikace. Díky tomu roste také poptávka po nenáročných výrobních technologií na výrobu konkrétního dílce z určitého materiálu.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Stroje v pohybu:
Divoká jízda sondy Pathfinder

Sonda Mars Pathfinder, která 4. července 1997 přistála na rudé planetě, se může pyšnit několika prvenstvími. Třeba tím, že šlo o první mimozemský výsadek masově sledovaný uživateli internetu. Nebo tím, že jako první dopravila na Mars kolové průzkumné vozidlo, rover Sojourner.

Stroje v pohybu: Raketa, která změní svět

Americký podnikatel Elon Musk se od založení své firmy SpaceX v březnu 2002 netají tím, že jeho dlouhodobým cílem je kolonizace Marsu člověkem. Již letos přitom plánuje uskutečnit premiérový start orbitální rakety Starship, která mu má tento cíl pomoci splnit.

Stroje v pohybu:
Webbův teleskop ve vesmíru

Pětadvacátého prosince loňského roku odstartovala z evropského kosmodromu ve Francouzské Guyaně raketa Ariane 5, v jejímž nákladovém prostoru byl na svou misi připraven vesmírný dalekohled Jamese Webba. Právě začala nová etapa poznávání vesmíru. Vědci si od ní slibují nové informace o vzniku vesmíru, černých dírách a temné hmotě.

Stroje v pohybu – Pražská mobilní zvonohra

Tentokrát vám představíme stroj veskrze zvláštní a jedinečný. Vlastně jde o hudební nástroj. Je to však takový nástroj, jehož schopnost hýbat se je jen velmi obtížně představitelná, i když má v názvu slovo „mobilní“. Je to totiž zvonohra, jejíž hlavní součástí je soubor 57 zvonů. Jen samy zvony váží dohromady bezmála pět tun, hmotnost celého nástroje je 12 000 kg. Takový kolos byste čekali spíš v mohutných zdech chrámové věže než na korbě nákladního automobilu.

Jízdní kola z vesmírného inkubátoru

V České republice existuje celá řada firem, které se svými produkty prosadily po celém světě. Často nejsou ani tak známé doma jako spíš za hranicemi naší země, kde v ojedinělých případech vytvořily dokonce nový segment trhu. Seriál formou stručného příběhu představuje čtenářům cestu, po které se podnikatel se svojí firmou vydal, jaké milníky jej provázely a jakých úspěchů a uznání na světovém trhu dosáhl.

Najít dveře do budoucnosti

Již 20. ročník Ceny Wernera von Siemense vyvrcholil 22. února slavnostním večerem v pražské Betlémské kapli. Za své práce zde převzalo ocenění celkem 25 nejlepších mladých vědců, studentů a pedagogů. Werner Siemens prý řekl: „Lepší než bušit hlavou do zdi je najít v ní očima dveře.“ Z mladých lidí, kteří převzali ocenění nesoucí jeho jméno, by měl jistě radost. Všichni totiž dokázali nejen najít dveře, ale otevřít je do budoucnosti.

Integrovaný obvod o tloušťce jedné molekuly

Lidstvo již zvládlo přeměňovat světlo na elektřinu a vytvořit akumulátory, v nichž nedochází k chemickým reakcím. Problémem však je, že tyto přístroje mají velmi nízkou účinnost. Nejlepších parametrů by se dosáhlo při použití polovodičů o tloušťce jediné molekuly. A ty se nyní naučili vyrábět vědci z ruského institutu MISiS, který je partnerem ruské korporace pro atomovou energii Rosatom.

Zvídavé neutrony

Teroristické útoky v Belgii ukázaly, že v kontrole zavazadel v dopravních terminálech jsou povážlivé rezervy. Nadějí mohou být neutronové skenery, které oproti klasickým bezpečnostním rámům a rentgenům dokážou odhalit i samotnou výbušninu.

S uranem v podpalubí

V březnovém vydání MM Průmyslového spektra jsme publikovali článek pod názvem Jaderné ledoborce pro Severní cestu. Jelikož tento text vzbudil zájem řady čtenářů, rozhodli jsme se na toto téma připravit další podrobnější příspěvek.

Fanfáry pro inovátory

Soutěž o Zlaté medaile brněnského Mezinárodního strojírenského veletrhu se datuje již k roku 1964. Za tu dobu byly oceněny stovky vystavovaných exponátů, některé z nich jako světové unikáty. Za ta léta jsme se ale však setkali i s balastem, který technické veřejnosti předstíral, jaké výborné věci vznikají v hlavách československých socialistických konstruktérů. Soutěž v porevoluční době postupně ztrácela na třpytu, exponenciálně rostly počty udíělených medailí a naopak klesal respekt technické veřejnosti k soutěži.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit