49
Tyto materiály byly vytvořeny v rámci projektu ESF OP VK: Inovace a rozvoj studia nanomateriálů na Technické univerzitě v Liberci Inovace a rozvoj studia nanomateriálů na TUL nano.tul.cz

Inovace a rozvoj studia nanomateriálů na TUL nano.tul · Obsah prezentace • Úvod • Co jsou nanovlákna a jak je získáváme • Filtrace pomocí nanotextilií • Využití

  • Upload
    others

  • View
    3

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Tyto materiály byly vytvořeny v rámci projektu ESF OP VK: Inovace a rozvoj studia nanomateriálů na Technické univerzitě v Liberci

Inovace a rozvoj studia nanomateriálů na TUL

nano.tul.cz

Využití nanovláken

Technická univerzita Liberec FM

Autorské trio: Jaroslav Doležal

Stanislav Nevyhoštěný Michal Tregler

Obsah prezentace

• Úvod • Co jsou nanovlákna a jak je získáváme • Filtrace pomocí nanotextilií • Využití nanovláken v oděvním průmyslu • Další možnosti využití nanovláken

2

Seznamte se s nanovlákny

• extrémně malá a lehká • velký povrch • využití téměř ve všech oblastech průmyslu • tým profesora Oldřicha Jirsáka (TUL)

3

4

Vývoj nanovláken A. Formhals

První technologie na výrobu nanovláken – 80. léta 20. stol.

5

Vývoj nanovláken Přelom – Nanospider - 2005

6

Nanospider 50 – 500 nm; až 5 g/min; AntimicrobeWeb; AcousticWeb

7

Vývoj nanovláken Nanospider

8

Výroba nanovláken Elektrostatické zvlákňování z trysky

Další možnosti: • El. zvlákňování z tyčky • El. zvlákňování z válečku • Tažení z roztoku nebo taveniny • Zvlákňování fázovým dělením • Samosběr • Template synthesis

9

Současnost nanovláken

Nejvíce používaná jako:

• Filtry • Kompozity • Membrány

10

Současnost nanovláken V současnosti jediná průmyslová výroba: elektrostatické zvákňování (viz Nanospider)

11

Současnost nanovláken Uhlíkové nanotrubičky (carbon - nanotubes)

12

Současnost nanovláken

• 50 používaných polymerů • ve fázi výzkumu materiály z obnovitelných zdrojů

Materiály

13

A teď video…

14

…a pokus?!

15

Budoucnost nanovláken

• Naděje pro řešení základních problémů lidské společnosti • Odhad budoucího vývoje poptávky – až 40%

16

Budoucnost nanovláken V dalších letech lze očekávat růst trhu s nanovlákny

Market Unit 2010 2011 2012 2013 2014

Nanotechnology US USD mil. 671 820 1001 1222 1790

Nanotechnology World USD mil. 2273 2792 3434 4230 5117

Nanotechnology World, growth % 23 23 23 23 21

Nanofibers World USD mil. 102 136 183 246 330

Nanofibers World, growth % 26 34 34 34 34

17

Budoucnost nanovláken Obrovský potenciál ve všech odvětvích průmyslu

• Strojírenství • Energetika • Medicína • Kosmonautika

18

Budoucnost nanovláken Nové možnosti výroby, nové materiály

• Self - assembly • CNT Technologies Inc. – spřádání uhlíkových nanotrubiček - 2007 • Zdokonalení výroby CNT • Ovoce

Filtrace pomocí nanotextílií

19

Proč nanovlákna?

• Velikost, hmotnost

• Vysoká filtrační účinnost

• Nízký tlakový spád

• Nízká mechanická pevnost

(adheze k podkladu)-řešeno navázáním substrátu

20

Dělení filtrace

1. 2.

3. 4.

21

Filtrace vzduchu

22

• PA6 (polyamid)

• 150.000 m3/hod

• Životnost filtračních patron

(cca 12 měsíců)

• Stejné filtrační vlastnosti i při

vyšších teplotách

23

24

Filtration effectivity for different area density of nanofibers layer in

the spunbond or meltblown textile basis.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3Area density (gsm)

Effic

ien

cy (

%)

meltblow n w ith

nanofibers

spunbond w ith

nanofibers

meltblow n only

spunbond only

Aplikace

•Kabinové filtry •Cementárny •Vápenky •Zpracování oceli •Stříkací kabiny •Obalovny •Extrémní prostředí

25

26

Filtrace vody

• Hlavně elektrostatické zvlákňování – pro nastavitelnost pórovitosti (typ použitého polymeru)

• Schopnost filtrovat částice o velikosti 5 – 10nm (koloidy, velké molekuly solí a cukrů)

• Budoucnost (viry, bakterie, pesticidy)

27

Pórovitost

• Uzavřené póry

• Slepé póry

• Průchozí póry

Měření pórovitosti: vytlačováním kapaliny

proudem vzduchu

28

29

Testování nanofiltrů

30

Měřeno: •tlak

• průtok

Snaha napodobit

zátěžový cyklus!

31

Pokus – Brno MZLU

32

Velikosti použitých bakterií: Escherichia coli: 1,1 - 1,5 x 2-6μm [1] Micrococcus luteus: 0,5 - 2 μm [2]

33

Budoucnost

• Snížení dopadu chemických či biologických zbraní.

• Zachycení látek, které se uvolňují u radioaktivního rozpadu.

• Testy na TUL, rozpad radonu na kladné částice

34

Využití v oděvním průmyslu

35

Možnosti využití

36

• „Armádní speciály“ • Zlepšování vlastností současných materiálů • Vývoj nových materiálů – nanotextilní membrány (outdoorové oblečení)

Dnešní membrány

37

Mikroporézní membrány - Goretex

• úzká pórovitá membrána • polytetrafluorethylen (teflon) • 1,4 mld pórů na cm2

• 20 000x menší než molekula vody • 700x větší než molekula páry

Dnešní membrány

38

Difuzní membrány – Entrant-dermizax

• celistvé • prostup vlhkosti samotným materiálem membrány • větší aktivita člověka = vyšší prodyšnost

Nanomembrány

39

• oproti předchozím žádné póry, ani „zázraky“ • pouze mezery mezi vlákny – malé pro molekuly vody, dostatečné pro páru a vzduch (stejně velké jako póry, ale mnohem více!)

Tvůrci

40

• Liberecká firma Direct Alpine • Spolupráce s TUL (bakalářská práce Anny Papežové 2011) • první produkt – léto 2012

Další využití nanovláken

41

Další využití nanovláken

42

Lékařství

• nanovlákenné obvazy s obsahem molekul antibakteriálního nanostříbra - ochrana popálenin a rozsáhlých otevřených ran

Další využití nanovláken

43

Každodenní předměty

• Kuchyňské utěrky s nanovlákny indikujícími přítomnost nebezpečných chemikálií

Další využití nanovláken

44

„Elektrooděvy“

• Oblečení s vodivými nanovlákny – dobíjení mobilů…

Další využití nanovláken

45

Fantazii se meze nekladou

Zdroje • http://www.kht.tul.cz/items/A-DP/dp2010/Hornychov%C3%A1%20-

%20Vzduchov%C3%A1%20filtrace%20-%20kabinov%C3%A9%20filtry.pdf

• http://old.elmarco.com/obsah.php?id=8&s=7&ss=1

• http://www.innofibers.com/cz/product.html

• http://www.uas-inc.de/cs/filter/staubfilter_filtertypen.htm

• http://voda.tzb-info.cz/vlastnosti-a-zdroje-vody/6311-filtrace-vody-nanotextilii

• http://voda.tzb-info.cz/likvidace-odpadnich-vod/6427-vyhodnocovani-nanofiltru-vizualizacnimi-metodami

• http://3pol.cz/img/pic/0/2011/06/nanovlakna.jpg

• http://www.che.vt.edu/Wilkes/electrospinning/Slide1.JPG

• http://tech.ihned.cz/attachment.php/13961320/aiv35BDEF7GHJKLNj6PWbfghpxyz0T2m/nanotechnology_elmarco_01.jpg

• http://www.prekon.cz/pictures/elmarco.jpg

• http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/76/Kohlenstoffnanoroehre_Animation.gif

• http://www.ekobydleni.eu/obrazky/osvetleni/led-nanovlakna-zarovky.jpg

• http://www.nafigate.com/data/article_img/untitled folder/protein.jpg

• http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/46/Louie_nanotube.jpg/330px-Louie_nanotube.jpg

• http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/19/Electrospinning_setup.png/800px-Electrospinning_setup.png

• http://img.mf.cz/600/918/18_Nanospider_Foto_Elmarco.jpg

• http://www.elmarco.com/upload/soubory/uloziste/108-1-pictures.jpg

• http://codevanced.net/page/Talks-Mock-n-Roll.aspx

46

• http://www.kudyznudy.cz/getmedia/7e92a5fd-d8f9-4d35-9485-8b30b24c4b61/foto.aspx?width=235&height=175&crop=1

• http://blog.virtuemarttemplates.org/virtuemart_templates_news/famous-brands-logo-of-the-future.html

• http://blog.bufferapp.com/tweet-cafe-what-is-the-future-of-twitter-discussed-with-tweetsmarter

• http://www.computermedia.cz/obrazy/obraz-clothes.html

• http://bmpr.cz/aktuality/105/cesky-vyrobce-obleceni-direct-alpine-chysta-vyuziti-nanotextilie

• http://blog.blackboots.com.br/goretex-what-the-hell-is-it

• http://cs.wikipedia.org/wiki/Gore-Tex

• http://www.springerimages.com/Images/Biomedicine/5-10.1186_1423-0127-16-108-1

• http://researchnews.osu.edu/archive/nanocrpt.htm

• http://www.directalpine.cz/pozadi-na-plochu-s-outdoorovymi-motivy-wallpapers

• http://www.google.cz/imghp?hl=cs&tab=wi

• http://www.alibaba.com/product-free/10903449/Nano_Silver_Hand_Cleaner.html

• http://en.wikipedia.org/wiki/Nanofiber

• http://www.bestgreenhometips.com/2009/02/where-in-the-heck-can-you-find-cloth-napkins/

• http://superfuture.com/supernews/amsterdam-electro-clothing

• http://zatimnevime.unas.cz/uvod.htm

• http://pointersviewpoint.wordpress.com/2010/08/08/how-to-argue-with-your-boss/

• http://www.oxyshop.cz/databaze-e-shopu-skryta-hrozba-iii-d589/?urlparam=s=17

• http://learningandteaching.dal.ca/taguide/InfoYourself.html

• http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=VSvVOqm0xe4

• http://www.archkidecture.org/buildingsquares/bricks.html

47

Prostor pro Vaše dotazy

48

Děkujeme za pozornost!