„Představte si, kdyby někdo do doby kamenné přinesl železo. V dnešní době jsou paralelou železa nanovlákna. Ty proniknou do každého oboru lidské činnosti,“ říká profesor Oldřich Jirsák z Technické univerzity Liberec, který byl hostem pořadu Hyde Park Civilizace.
Česká republika se stala velmocí v nanovláknech. Díky zarputilosti jednoho vědce
Profesor Jirsák vymyslel nanospider, přístroj, který vyrábí nanovlákna ve velkém pro průmyslové využití. Mohou pomáhat v medicíně třeba jako nové cévy, dále při čištění vody, při výrobě oblečení pro nepromokavé, ale zároveň prodyšné bundy a kalhoty. Nebo doma, abychom nemuseli tak často uklízet. Nanomateriály totiž umí odpuzovat prach i jiné nečistoty.
Liberec je Mekka nanotechnologií
Technická univerzita v Liberci je pro vědce jedním z nejatraktivnějších míst, kde se mohou věnovat nanotechnologiím. Jednou z hlavních osobností, díky kterým své pozice na poli nanovláken nebo nanočástic dosáhla, je profesor Oldřich Jirsák.
Rektor Technické univerzity v Liberci Zdeněk Kůs vysvětluje, v čem byl a je výzkum profesora Jirsáka tak zásadní: „Se svým týmem objevil před nějakými patnácti lety způsob, jak tohle všechno vyrábět ve velkém. To byl přelomový nápad.“
Podívejte se na celý pořad Hyde Park Civilizace s profesorem Jirsákem:
Hyde Park Civilizace: Oldřich Jirsák (zdroj: ČT24)
S pomocí speciálního roztoku, elektrického pole a fyzikálního jevu zvaného Taylorův kužel dokázal s nanovlákny věci, které byly do té doby zcela nemyslitelné. Postup si patentoval a stál i u začátků komerční výroby nanospideru – stroje, který nanovlákna vyrábí ve velkém.
- Taylorův kužel představuje mikroskopický prostorový útvar, který je výslednicí všech působících sil na vrcholu trysky. Vlákno vytažené z trysky se na cestě ke sběrači dlouží a poté štěpí, zároveň narůstá povrch vlákna v souvislosti s odpařováním rozpouštědel. Náboj, který nese, je následně vybit na kolektoru, který obvykle bývá uzemněn.
Význam profesora Jirsáka i jeho pracoviště zdůrazňuje také Jakub Hrůza z Ústavu pro nanomateriály, pokročilé technologie a inovace: „Byl takovým prvotním hybatelem, ale i člověkem, který neustále v tom vývoji pokračoval, a to ne od stolu – on v podstatě víc času trávil v laboratoři, u strojů a přístrojů.“
Teď v tomto centru na zhruba šedesáti projektech pracuje kolem 180 lidí, a to včetně řady zahraničních expertů. To vše v úzké kooperaci nejen s průmyslem, ale hlavně s lidmi z řady dalších oborů. „Musíte mít fyziky, musíte mít chemiky, musíte mít textiláky, také matematiky a lidi přes strojírenství. A odborníky přes oblast řízení elektroniky – to jsou lidé z různých fakult a nám se tahle synergie daří,“ vysvětluje rektor Kůs.
S přibývajícími zkušenostmi s nanovlákny a nanočásticemi přibývaly i další metody jejich výroby, další patenty a aplikace. Od filtrace vody a vzduchu, speciálních vrstev na oblečení, přes filtry ve spalovacích motorech, po samočistící nátěry nebo ochranné nanovrstvy.
Jednou z nejnovějších oblastí, kam nanovlákna pronikají, je pak lidské tělo. Ve spolupráci s nemocnicemi teď liberečtí vědci právě testují speciální kryt povrchových ran – jak akutních, tak chronických. Jeho výhodou je velká ohebnost, díky které přesně kopíruje reliéf dané rány.
Nanovlákna ale umí fungovat i uvnitř lidského těla. Například v roli jakési konstrukce nebo lešení, které by organismu dalo signál, aby začal sám v daném místě tvořit buňky. Na konci procesu by pak mohla být nová céva nebo v tomto případě nervy v míše. Anebo by díky své extrémní tenkosti, a tedy i velké ploše, mohly fungovat jako drenáž, tedy k odvádění tekutin. Třeba té uvnitř oka, která může stát za zeleným zákalem. Všechny tyto metody přitom počítají s tím, že vložená nanovlákna se po splnění své role sama rozloží a tělo je vstřebá.
Není život bez vody
Bez pitné vody není život, bez spolehlivých a účinných filtrů zase často není pitná voda. Její čištění je pak jednou z hlavních oblastí, na kterou se liberecké nanotechnologické centrum zaměřuje.
Nanovlákenná membrána by měla pomoci k dokonalejšímu vyčištění silně kontaminovaných vod, nebo naopak k dočištění už předčištěných vod. Opět hraje roli extrémní tenkost a tedy i velká plocha nanovláken. Ta jsou díky tomu schopna nečistoty ve vodě zachytit. Zároveň v případě odpadních vod mohou nanovlákna sloužit jako plocha pro mikroorganismy, které vodu čistí.
Také se ukazuje, že znalosti získané na těchto projektech se dají využít i jinde. I z výzkumu, který vede do slepé uličky, plynou užitečné informace.