Témata
Reklama

Na velikosti záleží

Nanotechnologie. Magické slůvko, které je jedním ze symbolů nejprogresivnějších trendů dneška. Snad každý se s ním již někdy setkal, ať už v médiích, nebo v praxi všedního dne. Ne každý však ví, že ve výzkumu v této oblasti hrají jednu ze světově nejvýznamnějších rolí čeští vědci. Na podrobnosti, a také na možnosti uplatnění nanotechnologií, jsme se zeptali Jiřího Kůse, předsedy výkonné rady Asociace nanotechnologického průmyslu ČR.

MM: Jaká je vaše vize budoucnosti, hrají v ní nanotechnologie opravdu tak důležitou roli, jak naznačují média?

J. Kůs: Když si představuji svět za několik desítek let, vidím ho jako decentralizovaný a zároveň v síti propojený ekosystém. Digitalizace a pokročilé materiálové technologie, kam patří nanotechnologie, umožní člověku velkou lokální nezávislost. Někdy se mluví o dematerializaci výroby, po síti se přenášejí pouze digitální obrazy věcí a jejich výroba je personalizovaná a lokální, využívající např. 3D tiskárny nebo holografický 3D nanotisk. Promění se skladba průmyslu i jeho lídrů, současně dojde k proměně charakteru lidské práce. Nebude se těžit uhlí, ale data, zásadními tématy budou kybernetická bezpečnost, míra digitální svobody, ekologie. Klíčovými průmysly v České republice bude např. digitální herní průmysl, nanotechnologie, biotechnologie, průmysl spojený s kosmickým výzkumem, podobně jako u předchozích průmyslových revolucí nastoupí noví leadeři.

MM: Jaké jsou tedy klíčové obory, ve kterých se s nanotechnologiemi v budoucnosti setkáme?

J. Kůs: Nanotechnologie procházejí napříč všemi obory. Není to nový typ průmyslu jako takový, ale technologický přístup k využívání vlastností materiálu na úrovni molekul a atomů. Jednou z velice slibných oblastí uplatnění nanotechnologií je určitě nanosenzorika. Nanosenzory bude možná protkané celé oblečení člověka a budou monitorovat naše zdraví i náladu. Objeví se také jako součást obalu potravin, kde budou hlídat jejich kazivost. Nanosenzory v konstrukci staveb budou kontrolovat namáhání materiálu a kritické hodnoty vlivu prostředí. Mimochodem nano a biosenzory v České republice zkoumají například na Univerzitě Jana Evangelisty Purkyně v Ústí nad Labem. Neviditelné senzory v kombinaci se smartphony se změní na flexibilní mobilní laboratoře, které zkrátí dobu čekání na výsledky odběrů na sekundy.

Reklama
Reklama
„Fascinující je pro mě koncept technologie holografického 3D nanotisku, kterým se zabývá firma IQ Structures z Řeže u Prahy,“ říká Jiří Kůs. (Zdroj: ANP ČR)Lze očekávat, že v blízké budoucnosti zanikne řada profesí, včetně těch vyšších. Praktického lékaře nahradí umělá inteligence v kombinaci s nanosenzory na těle i v těle člověka, které budou umět i dávkovat léky. Pokud zůstaneme u medicínských aplikací, nemůžeme opominout nanorobotiku. Mezinárodní tým profesora Pumery na VŠCHT v Praze zkoumá použití nanorobotů na dopravu léků v těle člověka. Vyvíjejí systémy, které umožní navigaci rojů nanorobotů při cestě krví a dalšími tělními tekutinami a získávání chemického paliva pro jejich pohyb z okolního prostředí. Využitím může být nejen medicína, ale i enviromentální aplikace. Nanoroboti dokáží pronikat velmi složitým prostředím. Mohli by čistit zemskou půdu od toxických látek.

MM: Podívejme se na nejaktuálnější téma současnosti: Poradí si nanotechnologie třeba i s koronavirem?

J. Kůs: Ve smyslu ochrany před infekcí ano, nanotechnologie si poradí i s koronavirem a nejedná se o nanobudoucnost. Česká republika je na světové špičce v průmyslových a spotřebních aplikacích nanovlákna. Nanovlákno se vyrábí zpravidla elektrostatickým nebo odstředivým zvlákňováním, výsledkem výroby je tzv. nanomembrána. Můžete si ji představit jako jemnou pavučinku utkanou z vláken tisíckrát tenčích než lidský vlas, která má velmi malé otvory, řádově v desítkách až stovkách nanometrů. Nabízí se tedy použití takové membrány jako velmi jemného filtru, který dokáže zachytit i větší molekuly, např. alergeny, zachytí submikronové částice i různé typy mikroorganismů. Nanomembrány používá česká firma Filtrex v potravinářské filtraci, nanomembrána je ukrytá v protiroztočové textilii nanoSPACE pro alergiky. Není to ale jen o velikosti otvorů, u velmi malých rozměrů vstupují při záchytu částic do hry van der Waalsovy síly, tedy přitažlivé síly působící mezi molekulami. Když se velmi malé částice pokoušejí projít membránou z nanovlákem, jsou nanovlákny přitahované jako magnetem a lepí se na ně. Pokud nanomebránu zabudujete do roušky nebo respirátoru, bude fungovat jako účinná antibakteriální a antivirová ochrana. Kapénky, kterými se šíří bakterie a viry, mají velikost 500 až 5000 nanometrů, nanomebrána je tak pro ně nepřekonatelná překážka. Respirátory české firmy Pardam z Roudnice nad Labem mají navíc nanovlákna dopovaná aktivním stříbrem. To zajišťuje, že jsou zachycené mikroorganismy inaktivovány a na membráně se nemnoží jejich kolonie. Respirátor je proto možné používat dlouhodobě a opakovaně.

Další českou novinkou nanopistole Fiber Flow. (Zdroj: ANP ČR)

MM: A uplatní se nanotechnologie v budoucnosti nějak i v tradičních a konzervativních odvětvích, jako je třeba stavebnictví?

J. Kůs: Hitem chytrých materiálů jsou tzv. 2D materiály v čele s grafenem, chemicky se jedná o velmi tenkou hexagonální formu uhlíku. Grafen je mnohem pevnější než ocel nebo karbonové vlákno, je ultralehký, ultratenký, průhledný, supervodivý a recyklovatelný. Ve stavebnictví se uvažuje o používání kompozitních materiálů na bázi grafenu. Takové materiály by byly lehké a zároveň neuvěřitelně pevné. Alternativou s podobnými vlastnostmi jako grafen jsou tzv. uhlíkové nanotrubičky. Jejich přimícháním do betonu se dá zlepšit odolnost vůči průniku vody, pružnost v tahu, prodlužuje se životnost vyšší odolností proti vzniku mikrotrhlin. Vypadá to, že v blízké budoucnosti železobeton nahradí nanobeton. Vylepšení betonu nanotechnologiemi může mít ale ještě jinou podobu. Italská firma Italcementi si patentovala technologii, která využívá fotokatalytické vlastností nanokrystalků oxidu titanu v cementu. Beton za pomoci světla rozkládá všechny organické molekuly, které se přiblíží k jeho povrchu. Má dezinfekční a samočisticí schopnosti. Na stejném principu, ale s mnohem větší účinností, fungují české fotokatalytické nátěry FN NANO. Lze je použít na stropy a stěny v interiérech i na venkovní fasády. Čistí vzduch i samy sebe.

MM: Závěrem se prosím ještě vraťme k roli Čechů v tomto oboru. Můžete říci, které jsou podle vás nejzajímavější objevy českých nanotechnologů z poslední doby?

J. Kůs: Fascinující je pro mě koncept technologie holografického 3D nanotisku, kterým se zabývá firma IQ Structures z Řeže u Prahy. Zvykli jsme si na 3D tisk, který dokáže z digitální podoby předmětu vyrobit jeho fyzickou podobu. Nevýhodou je ale stále nedostatečná rychlost takové výroby a limity v přesnosti. Možná se nakonec jedná o slepou vývojovou cestu výroby budoucnosti. Představte si proti tomu nádobu s polymerem, do které promítnete počítačem vytvořený hologram struktury předmětu v nano přesnosti, pak přijde záblesk laseru, kterým se vytvrdí struktura v lázni a předmět je hotový. Výroba trvá zlomek sekundy, struktura je vypočítaná tak, aby se dosáhlo maximální pevnosti.

Nanotechnologie prochází všemi obory. Není to nový typ průmyslu, ale technologický přístup k využívání vlastností materiálu na úrovni molekul a atomů. (Zdroj: ANP ČR)Další českou nanonovinkou, která má podle mě velký potenciál, je nanopistole Fiber Flow. Vypadá trochu jako ruční zbraň phaser ze Star Treku, ale jedná se o první prototyp ručního přenosného zařízení na výrobu nanovlákna z polymerních roztoků odstředivými silami. Toto zařízení by mělo v brzké budoucnosti přiblížit aplikaci nanovlákenných materiálů pro kosmetické a dermatologické aplikace široké veřejnosti. Nápad vznikl na Fakultě strojní Technické univerzity v Liberci a do komerční podoby ho pomohla rozvinout již zmíněná nanotechnologická firma Pardam. Fiber Flow bude vyrábět nanovlákna s léčivými aditivy pro kosmetické aplikace a kožní problémy. Pomocí této futuristické nanopistole si uživatel sám vyrobí nanovlákenný kryt na pokožku podle své individuální potřeby, bude to něco jako personalizovaná nanokosmetika a nanodermatologie.
Reklama
Související články
Synergie: klíč úspěchu

Na to, jak je mladý už toho ve své profesi dokázal vskutku hodně. Už na začátku vysokoškolského studia začal podnikat v oblasti jachtingu, do čehož spadá například distribuce materiálů pro povrchové úpravy a poradenství. Dnes je Ing. Viktor Brejcha nejen spojován se společností Sea-Line, ale především je specialistou pro kompozitní materiály ve společnosti Siemens Mobility.

Špičkové technologie dnes i zítra

Společnost Trumpf je renomovaný výrobce technologií na zpracování plechů a profilů a laserů pro průmysl. Výrobní historie se pomalu blíží celé stovce let a česká pobočka s obratem zhruba sto milionů eur za rok patří k důležitým průmyslovým hráčům nejen na českém trhu. Bylo proto jasnou volbou požádat ředitele společnosti Trumpf Praha Romana Haltufa, aby čtenářům MM Průmyslového spektra prozradil, kam se vývoj v tomto nepostradatelném oboru za minulá léta posunul.

Cyklické zkoušky pro reálnější simulace

Životnost, trvanlivost, odolnost, ale i třeba degradace jsou důležitými pojmy, pokud se bavíme o životním cyklu jakékoliv součásti. Kupující nebo odběratel požaduje záruky, že právě obdržený díl, zařízení či konstrukce bude fungovat předem stanovenou dobu, navíc je-li ve hře také otázka bezpečnosti. Udělení certifikace či určení doby trvanlivosti často předcházejí různé zkoušky. Důležitou skupinou z nich jsou urychlené korozní zkoušky. Nejen jimi se v úzké spolupráci s průmyslem zabývají ve vědecko-technickém parku v Kralupech nad Vltavou.

Související články
Made in Česko – Věž pro Svatou zemi

Píše se letopočet 2017 a pro další rok se chytají dvě významná výročí – 100 let od založení Československa a 70 let od založení státu Izrael. Jak lépe přispět k oslavám obou těchto událostí, tvořících historii, než vybudováním výjimečné české stavby, která by ozdobila historické hlavní město Svaté země – Jeruzalém?

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Finance pro podnikání - Zaostřeno na úspory energie

„Je lepší dobrý úvěr a podpora úvěru než dotace. Jen tak se prokáže životaschopnost projektu.“ To jsou slova Ing. Vladimíra Fabera, zakladatele a dnes předsedy dozorčí rady české strojírenské společnosti FMP.

Made in Česko - Romantické tóny z Hradce Králové

V roce 1948 byla doslova ze dne na den znárodněna česká firma Petrof vyrábějící dokonalé, světově proslulé klavíry. Její majitel, dědeček dvou dam a pradědeček třetí, tedy těch, které v současné době firmu úspěšně vedou, musel tehdy okamžitě svoji továrnu opustit. O dlouhou řadu let později se, nejen díky revoluci, ale i díky nezměrnému úsilí jeho samého i jeho potomků, podařilo firmu, která figuruje na předním místě mezi českým „rodinným stříbrem“, vrátit do rukou rodiny Petrofů.

Výuka a výzkum aditivních technologií

Inovativní výrobní technologie nacházejí své místo také v technickém vzdělávání. Do svých osnov je dříve či později zakomponovaly všechny technické vysoké školy. Avšak pořízení nákladných technologií se neobejde bez podpory ze strany průmyslového výzkumu. Na Fakultě strojní ČVUT v Praze nyní disponují úplně novým zařízením M2 cusing pro výrobu dílů metodou DMLS německého výrobce Concept Laser, dnes působící pod značkou GE Additive. Stroj dodala společnost Misan a technologie slouží primárně pro výzkum v leteckém průmyslu.

Využití výrobků z recyklovaných plastů

Plastové odpady a jejich využití je v současné době velmi diskutovaným tématem. Očista naší země je velice důležitá, protože spousta plastového odpadu končí na skládkách a ve vodách oceánů. Proč tento odpad nezpracovat v rámci recyklace na smysluplné výrobky?

Jsou smíšené konstrukce dočasně za svým zenitem?

Nikdo nenamítá proti oprávněné potřebě lehkých konstrukcí v dopravě, aeronautice, obalové technice a u pohyblivých částí strojů, systémů a zařízení. Avšak jsou smíšené konstrukce s plasty vyztuženými vlákny v současnosti opravdu za svým zenitem?

Laserové řešení pro plastikářský průmysl

Konvenční technologie opracování plastů již v mnoha případech nevyhovuje požadavkům koncových uživatelů. Moderní lasery posouvají kvalitu výroby plastů na zcela novou úroveň. Lastic představuje implementaci nejmodernějších laserových technologií a ergonomického ovládání do jediného produktu, jenž je navržen tak, aby jeho aplikace do stávajících výrobních linek byla zcela bezproblémová.

Aditivní technologie (nejen) v leteckém průmyslu

3D tisk, neboli aditivní výroba, v dnešních dnech zažívá opravdový boom. Většina firem technického zaměření, které jsou na špičce v oblasti inovací, tuto technologii vlastní, nebo alespoň externě využívá. Obdoba této technologie však není v přírodě nová, ani nijak výjimečná.

Desatero pro export - Marketingový průzkum poprvé

V dnešním díle našeho exportního seriálu se budeme věnovat marketingovému průzkumu. Ten je základním nástrojem pro posuzování jednotlivých vývozních teritorií a sestavování individuálních exportních plánů. Cílem je vytvořit profily potenciálních trhů, které zahrnou jejich charakteristiky, očekávání a preference. Na základě těchto profilů chceme sestavit klasifikaci atraktivity trhů podle předem určených kritérií. Dalšími cíli jsou analýza konkurence na vybraných trzích, identifikace hrozeb a příležitostí a určení právního rámce a systému autorského práva.

Autogen, plazma či laser?

Ať ve strojírenském, elektrotechnickém, potravinářském, chemickém či důlním průmyslu, nebo ve stavebnictví, zemědělství a mimo jiné také při výrobě dekoračních předmětů, tam všude nacházejí uplatnění CNC stroje pro termické dělení materiálů.

Průmyslové využití nejvýkonnějších laserů

Již několik desetiletí jsme svědky postupného nabývání významu a upevňování pozice laserů nejen v průmyslových provozech, ale i ve zdravotnictví, metrologii a mnoha dalších oblastech. Na stránkách tohoto vydání je uvedeno hned několik možností jejich využití, všechny jsou však velmi vzdálené možnostem laserů vyvíjených v centru HiLASE. V Dolních Břežanech u Prahy totiž vyvíjejí „superlasery“.

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