Chytré materiály - high-tech textilie nejenom k oblékání

I když tzv. "nové materiály", někdy také nazývané "chytré", na sebe nepoutají takovou mediální pozornost jako lety do vesmíru, je možno říci, že pro současný a budoucí vývoj vědy, techniky a průmyslu mají stejný, ne-li ve svých důsledcích větší význam.

Mnohé takto označované materiály jsou už obsaženy v produktech, které slouží ve výrobě, dopravě nebo finální spotřebě - automobily, letadla, snowboardové desky, filtry v chemii, které oddělují jedy ze závadné vody.

Sportovci, alespoň ti lépe sponzorovaní, dnes již při závodech lyžařských, bruslařských apod. oblékají kombinézy, vyrobené z materiálů, jež lépe "prokluzují" vzduchem, a tak napomáhají závodícím dosahovat vyšších rychlostí.

V laboratořích, kde se takovéto materiály vyvíjejí, jsou však už dále, byť na komercionalizaci inovací je nutno si ještě nějaký čas počkat.

Zaujmeme-li k tomuto směru vývoje techniky širší makroekonomický pohled, můžeme konstatovat, že orientace na nové materiály, konkrétně v textilním a oděvním průmyslu, v Americe a v Evropě v posledních letech znamená fakticky záchranu před záplavou levného textilu a oblečení valícího se v ohromných kvantech na americké a evropské trhy z Asie. Asijští výrobci mohou sice konkurovat, pokud jde o ceny anebo styl, design či módnost, ale nikoliv, pokud jde o materiály, které vykazují výše uvedenou užitnou hodnotu navíc.

"Elektronické" košile anebo surfovací prkna jsou nejnápadnější produkty z palety nových materiálů, ale mnohem podstatnější je oblast polotovarů a součástek či hotových výrobků, které jsou určeny pro technické obory, a to od výroby lékařských přístrojů a materiálů přes textilní průmysl a přes automobilky po výrobu letadel. Jde o materiály používané k výrobě potahů na sedadla, ale také blatníky a nárazníky, pro airbagy, pro výrobu lopatek větrných elektráren. Materiály, které se vyznačují velmi dlouhou životností a vysokou teplotní odolností.

Rychlohojivý obvaz

Pro medicinu se již vyrábějí pyžama pro pacienty s antibakteriálním povrchem a rychlohojivé obvazy. Konkrétně tento obvaz byl vyvinut v Hohenstein-Institutu v Badensku-Wuerttembersku. Obvaz po připevnění kolem poraněného místa uvolňuje v předepsaných dávkách lék na místě zranění. Obvaz je vyroben z dutých vláken celulózy. Před aplikací obvazu jsou některá vlákna napuštěna předepsaným lékem, jiná enzymem, a ve stavu zmrazení za sucha jsou spletena do tkaniny - obvazu. Teprve ve styku s vlhkostí, tedy s ránou, se aktivuje enzym, a rozrušuje vlákna a přitom se uvolňuje lék. Výsledkem je nejen rychlejší terapie, ale také to, že odpadá nutnost častých výměn obvazů.

V tomto ústavu mj. vyvinuli prototyp zařízení - sítí, které se rozmístí nad polnostmi v oblastech trpících nedostatkem vláhy, zachycují vlhkost ze vzduchu a mění ji na vodu, která pak slouží k zavlažování.

Trička měřící tep a skladující elektřinu

V Německém ústavu pro výzkum textilu a vláken (DITF) poblíž Stuttgartu se tohoto času vyvíjejí trička, která budou měřit tep, ale také způsob dýchání, vlhkost na povrchu těla a tělesné pohyby. V místě, kde tato data budou evidována, což může být pracovna trenéra anebo lékařská ordinace, se tak zjistí, zda sledovaný člověk, který má tričko na sobě, právě jde do schodů, běží nebo v klidu sedí.

Spojení se uskuteční prostřednictvím technologie Bluetooth a internetu. Díky tomu budou sledováni např. i těžce nemocní a málo pohybliví pacienti, kteří se nemohou vzdálit z bytu. Uvedená signalizace jim přivolá lékaře či sanitku. Podstatou této inovace jsou vlákna potažená vodivou substancí (např. mikroskopickým množstvím stříbra).

Trička či košile měřící tep, tlak, teplotu, potivost atd. jsou sice už v omezeném rozsahu na trhu, ale zatím se neobjedou bez baterií. Brzy však budou tyto kusy textilu schopny si proud samy vyrábět a dokonce i skladovat. Materiálový expert Liwei Lin z Kalifornské university v Berkeley pracuje na vytvoření miniaturních drátků z látky - plastu zvaného polyvinylidenfluorid (PVDF), díky nimž bude možno dosáhnout piezo-efektu, a díky němu bude možno pohybovou část člověka oblečeného v tričku transformovat v elektřinu. To je proces, který je zatím běžný v případě drátků ze zinku anebo s keramikou.

Lin tvrdí, že pohyb paže vytvoří energii 60 Wattů, což stačí k tomu, aby bylo možno spustit přehrávač MP3.

K dosažení takového efektu je zapotřebí několik milionů vláken o šířce 500 nanometrů, tedy drátků 100krát tenčích než lidský vlas. Nicméně PVDF je materiál natolik ekonomicky výhodný, říká Lin, že tričko z něho vyrobené nebude o mnoho dražší než běžná košile. Tento vědec počítá s tím, že už během dvou let bude moci svůj vynález dokončit a nabídnout některé průmyslové firmě.

Výzkumník v oboru materiálů Yi Cui ze Stanfordovy university rovněž v Kalifornii chce využívat progresivní textilie jakožto rezervní akumulátory. Vyvinul barvivo, které po napuštění do textilie skladuje elektřinu. Bude tedy možno košili večer svléknout, připojit k nabíječce, aby se z ní druhý den zase dal čerpat proud. Prototyp takové textilie s barvivem chce Cui představit do roka.

Bezpečnostní kombinéza

Na několika místech v USA, včetně známého MIT, a v západní Evropě se pracuje na vývoji "bezpečnostního obleku pro zítřek", který by měli používat policisté, vojáci, hasiči, záchranáři, chemici a podobně. Jde o obleky či kombinézy, které by se ve tmě měly samy rozsvěcovat, při stisknutí knoflíku by se měly zahřívat, při výskytu jedů v ovzduší by měly měnit barvu a vydávat varovné signály. Do těchto kombinéz mají být všity textilní štítky RFID.

Nejen okrasa, ale i náhrada betonu

Nové textilie nejsou a nebudou používány jenom pro oblékání lidí. Používá se jich také ke stavění a ochraně fasád domů a střech. High-tech tkanin bylo použito i k opláštění stadionu Soccer City v Johannesburgu, postaveného pro nedávné mistrovství světa v kopané v JAR.

Nové materiály, např. kombinace high-tech textilu s betonem, se nepoužívají jenom z estetických důvodů. Stěna z takto zkombinovaného materiálu je totiž ve srovnání s pouhým betonem třikrát tenčí, a přitom má stejnou pevnost a tlumivost.

Už její stavba si vyžádá mnohem menší objem dopravy a vlastních stavebních prací, a jelikož se spotřebuje i méně cementu, je to příznivější i pro životní prostředí, protože výroba cementu, kromě toho, že je energeticky vysoce náročná, přináší jako vedlejší nežádoucí efekt i velké emise oxidu uhličitého.

Automobily

Pokud jde o automobilismus, bude stále více požadováno, aby vozy byly lehčí a spotřebovávaly méně paliva. Kombinace vláknových kompozitů s plasty a metaly se tudíž jeví jako vhodná náhrada za dosud převažující ocel. V současné době činí podle údajů průmyslového svazu IGVT (SRN) podíl těchto kombinovaných materiálů v jednom osobním autě 25 kilogramů. Již v roce 2015 to ale má být aspoň 35 kg.

Progresivními textiliemi jsou a budou nahrazovány i součásti z plastů. Místo palubních desek z plastů se začnou objevovat desky jimi potažené.

BMW zveřejnil mj. informaci o koncepci automobilu s názvem Gina, jehož karosérie by měla být vyrobena kompletně z flexibilní progresivní textilie. V závislosti na rychlosti, jakou by auto jelo, by se měnil tvar karosérie, aby se tak dosáhlo co nejlepší aerodynamiky a co nejnižšího odporu vzduchu. Ale tato koncepce je zatím ještě hodně futuristická.