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
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
10
Současnost nanovláken V současnosti jediná průmyslová výroba: elektrostatické zvákňování (viz Nanospider)
12
Současnost nanovláken
• 50 používaných polymerů • ve fázi výzkumu materiály z obnovitelných zdrojů
Materiály
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
Proč nanovlákna?
• Velikost, hmotnost
• Vysoká filtrační účinnost
• Nízký tlakový spád
• Nízká mechanická pevnost
(adheze k podkladu)-řešeno navázáním substrátu
20
• 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
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
Pokus – Brno MZLU
32
Velikosti použitých bakterií: Escherichia coli: 1,1 - 1,5 x 2-6μm [1] Micrococcus luteus: 0,5 - 2 μm [2]
Budoucnost
• Snížení dopadu chemických či biologických zbraní.
• Zachycení látek, které se uvolňují u radioaktivního rozpadu.
• Testy na TUL, rozpad radonu na kladné částice
34
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
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
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