Z jakých polymerů se nanovlákna vyrábějí?

Nanovlákna se vyrábí z různých druhů polymerů. V současnosti se dá využít se více než 50 syntetických a přírodních polymerů Syntetická polymerní nanovlákna se zhotovují např. z polyamidu, polyvinylidenfluoridu, polyuretanu nebo polyvinylalkoholu. Biologická polymerní nanovlákna jsou vyrobena z materiálů, jako je polykaprolakton, kyselina polymléčná, chitosan nebo želatina.

Technologie výroby nanovláken – electrospinning

Nanovlákenný materiál je výrobek s průměrem vláken menším než 1 mikrometr (µm) = 1000 nanometrů (nm). Takto jemné textilní vlákno lze zhotovit různými sofistikovanými metodami, mezi nimiž vyniká tzv. elektrostatické zvlákňování (angl. electrospinning). Technologie založená na elektrostatické hnací síle umožňuje nepřetržitou výrobu vysoce čistých a kvalitních nanovláken.

Elektrostatické zvlákňování podporuje výrobu nanovláken ze široké škály přírodních, syntetických a hybridních polymerů s různými fyzikálními, chemickými a mechanickými vlastnostmi. S ohledem na robustnost procesu elektrostatického zvlákňování se nabízejí různé techniky elektrostatického zvlákňování pro výrobu nanovláken, zahrnující různé vstupní parametry a strategie.

Metody elektrostatického zvlákňování

Nejběžnějším typem využívaným zejména v laboratorním měřítku je tzv. jehlové zvlákňování, kam řadíme například zvlákňování z taveniny, zvlákňování plynovým paprskem, koaxiální zvlákňování a emulzní zvlákňování.

Novou technikou výroby nano a mikrovláken je tzv. bezjehlové elektrostatické zvlákňování, které přináší další výhody:

• výrobu homogenních 2D nanomateriálů v průmyslovém měřítku
• možnost zvláknit širokou škálu polymerů

Na rozdíl od jehlového zvlákňování tento typ vyžaduje mnohem vyšší napětí mezi elektrodami.

Zvlákňování metodou Nanospider^TM – průlom v průmyslové výrobě nanovláken

Nanospider^TM je unikátní bezjehlová technologie zvlákňování z volné hladiny roztoku polymeru v silném elektrostatickém poli, která umožňuje výrobu nanovláken v průmyslovém měřítku. V roce 2003 tuto metodu vyvinul prof. Oldřich Jirsák společně se svým týmem na Technické univerzitě v Liberci (TUL). Již o rok později uzavřela společnost Elmarco s TUL licenční smlouvu a během let se stala globální špičkou v oboru poskytující technologii na výrobu nanovláken pro široké spektrum aplikací v průmyslovém měřítku.

V čem metoda Nanospider^TM spočívá?

Technologie umožňuje zvlákňovat nejen z kapky polymeru procházejícího tryskou do elektrického pole, ale z celé tenké vrstvy roztoku polymeru.

Technologie Nanospider™ používá zvlákňovací elektrodu ve tvaru tenké struny a hlavu pro nanášení roztoku polymeru po celé délce struny. Vlivem silného elektrického pole se pak nanovlákna formují z tenké vrstvy polymeru na elektrodě. Jednou z výhod této metody je, že se pro zvlákňování používá malé množství stále čerstvého roztoku, což je předpokladem pro udržení konstantních parametrů výstupního materiálu při dlouhodobé výrobě.

Výhody zvlákňování metodou Nanospider:

• Výroba nanovláken v průmyslovém měřítku.
• Vysoká rovnoměrnost vstupního i výstupního materiálu.
• Možnost využití široké škály polymerů a podkladových materiálů.
• Snadná údržba.

Kde všude nanovlákna pomáhají?

Nanovlákna patří mezi nejatraktivnější materiály moderního vědeckého světa díky svému flexibilnímu využití v různých oblastech. Aplikační potenciál začíná v oblasti výroby energie, řešením ekologických problémů a pokračuje medicínou, automobilovým průmyslem a dalšími oblastmi, jako jsou:

• Vzduchová filtrace
• Kapalinová filtrace
• Ochranné textilie ve zdravotnictví
• Kryty ran pro podporu procesu hojení
• Tkáňové inženýrství
• Distribuce léčiv
• Separátory baterií
• Palivové články
• Funkční sportovní oblečení a obuv
• Kosmetika