Čtvrtek 8. prosince 2022, svátek má Květoslava
  • schránka
  • Přihlásit Můj účet
  • Čtvrtek 8. prosince 2022 Květoslava

Stěny ze "zmrzlého dýmu". Firma se chlubí ojedinělým materiálem

  13:03
Po desetiletích laboratorního výzkumu by na trh mohl poprvé zamířit zástupce exotických látek zvaných aerogely. Výsledkem prý bude lehký a pevný materiál s téměř dvakrát lepšími izolačními vlastnostmi než polystyren.

Chemik Martin Fricke z BASF se "svým" materiálem, polyuretovaným aerogelem. | foto: BASF

Nejlehčí pevnou látkou známou člověku byl dlouho materiál přezdívaný "zmrzlý dým". Krychlový metr této étericky působící namodralé látky s vynikajícími izolačními vlastnostmi váží pouhý jeden kilogram. (Nyní ho sesadily materiály s ještě několikanásobně nižší hustotou.) Nudnějším, ale přesnějším jazykem řečeno je "zmrzlý dým" aerogel, konkrétně aerogel z oxidu křemičitého.

Aerogel z oxidu křemičitého

Název této skupiny látek většině z nás nic neříká, ale přitom nejsou nic nového. První aerogel byl připraven v laboratoři už v roce 1931. Příprava probíhá tak, že se gel, tedy směs kapaliny a pevné látky, za vysokého tlaku prudce ohřeje na teplotu, při které se veškerá kapalina okamžitě přemění na plyn. Jinak by se pevná část gelu během vypařování kapaliny zhroutila a aerogel by nevznikl.

Tyto látky jsou přes poměrně dlouhou historii stále "hračkou" výzkumníků a používají se jen především k velmi specializovaným účelům. Například sonda Stardust nesla desku ze "zmrzlého dýmu" ke sběru vzorků částic meziplanetárního prachu. Aerogel byl tak jemný, že částice prachu, které do něj v rychlosti několika kilometrů za sekundu narazily, přežily srážku v nezměněném stavu. Při dopadu na pevnější materiál by se zahřály a vypařily. Aerogely v kosmických sondách využívají tako jako velmi účinná izolace.

Ale mimo kosmicke sondy a laboratoře aerogely neprorazily. Často jsou málo robustní, navíc také často těžko snášejí vlhkost. Při kontaktu s vodou se vracejí ke své gelové podstatě a hroutí se. Problém lze do jisté míry obejít, ale není to jednoduché. Pro většinu praktických využití jsou tedy tyto materiály nevhodné.

Ale to by se mohlo nyní změnit: v laboratořích německé firmy BASF (ne, kazety už nevyrábí) prý vzniká aerogel z velmi všední látky, polyuretanu, který známe spíše jako molitan. Měl by být dostatečně odolný a trvanlivý, aby se dal běžně používat v praxi a přitom mít velmi zajímavé vlastnosti.

Molitan na míru

Chemici při vytváření materiálu vytvořili z polyuretanu síť vláken s uniformními rozestupy kolem 100 nanometrů. Neměly by se v něm vyskytovat "průduchy" výrazně větší, nebo menší. Proč 100 nanometrů? Při těchto rozměrech už dochází k tomu, že molekuly plynu jimi špatně prochází. Velmi zhruba řečeno spíše naráží do stěny průduchu, než aby jím prošly, což výrazně zpomaluje výměnu tepla mezi plyny na obou stranách materiálu.

Mikroskopický pohled na strukturu Slentitu. Z hlediska jeho struktury jde o velmi uniformní materiál.

Běžné izolační materiály mají rozestupy mezi vlákny podstatně větší i menší. To je jejich slabina, protože izolační schopnosti určují především právě větší "průduchy", kterými plyn proniká mnohem rychleji. Samozřejmě nejlepší by byly menší průduchy, ale materiál by zase byl výrazně těžší, říká Martin Fricke z laboratoří BASF, vedoucí výzkumu tohoto materiálu, který byl už u jeho zrodu a považuje ho za své duchovní dítko.

Ve výsledku má Slentite, jak BASF materiál nazývá, při stejné tloušťce zhruba dvakrát lepší izolační vlastnosti než dnes většina ve stavebnictví používaných izolantů. Jeho tzv. součinitel tepelné vodivosti činí 0,017 W.m-1.K-1 (wattů na metr a kelvin). U polystyrenu se hodnota pohybuje kolem 0,03 až 0,035 W.m-1.K-1.

Ale i když jsou izolační vlastnosti materiálu zajímavé, zásadní je prý něco jiného: "Vůbec ten nejdůležitější rys našeho materiálu je vysoká odolnost vůči vodě," řekl Technetu Fricke. Aerogel prý velmi účinně dýchá, může se například klást přímo na vlhké omítky, které i pod ním proschnou. (Bude ovšem schnout pomaleji, byť izolaci by to nemělo poškodit.)

Firma materiál vyvíjí od roku 2007. Zatím se s ním pracuje jen v malém, laboratorním měřítku, ale připravuje se první polosériový provoz pro výrobu větších množství na testy a doladění výrobního procesu. O termínu uvedení na trh a ceně firma odmítá spekulovat, ale i v případě zcela hladkého průběhu zkoušek to nebude dříve než za několik let.

Co zbývá

Měli jsme v ruce jen malý vzorek, destičku o rozměrech zhruba 20 × 20 centimetrů a síle tři centimetry, který na omak i strukturou připomíná pevnější polystyren, na kterém nejsou vidět jednotlivé kuličky. Není zdaleka tak lehký jako "zmrzlý dým", ale podle Frickeho má proti němu výhodu ve větší pevnosti a odolnosti. Potvrdit to nemůžeme, zlomit vzorek jsme dovoleno neměli.

Materiál prý svými vlastnostmi zaujal i vědce, kterým by mohl sloužit např. k separaci plynných látek, ale BASF hlavní využití směřuje pochopitelně do stavebnictví. Požadavky na spotřebu energie v budovách jsou stále přísnější a řada hlavně starších budov je s dnešními izolacemi může z různých důvodů (někdy třeba jen rozměrových) plnit těžko.

Aerogel nebude moci zřejmě plně konkurovat levnějším izolačním materiálům ve všech použitích, ale mohl by sloužit například k izolaci exponovanějších míst (kolem oken). Záležet bude především na ceně. Ta bude nepochybně vyšší než u dnes používaných izolačních hmot, důležité bude o kolik.

Protože není spuštěna ani poloprovozní výrobní linka, stále je velmi dobře možné, že vývoj skončí ve slepé uličce a aerogel se na trh nikdy nepodívá. Postup se nemusí podařit ve větším měřítku odladit nebo bude příliš drahý, a projekt tak může skončit v šuplíku. Musí se také zapracovat na tom, aby materiál nebyl příliš hořlavý. Laboratoře prý pracují na tom, aby se materiál mohl používat i bez přidávání zpomalovačů hoření, ale jak přesně má toto řešení vypadat, jsme se nedozvěděli.

Šance na úspěch jsou sice zřejmě poměrně velké, když se firma projektem začíná veřejně chlubit, ale jistotu nemají ani výrobce, ani možní zákazníci. Ale po 80 letech od vzniku aerogelů by bylo hezké, kdyby tyto andělsky lehké materiály sestoupily z laboratoří na zem.

Oprava: V článku byl chybně zapsán součinitel tepelného odporu. Za chybu se omlouváme.

Autor:
  • Nejčtenější

Velký meteorit ukrýval dva minerály, které jsme doposud na Zemi neviděli

Doposud jsme podobné nerosty mohli najít jako uměle vyrobené v laboratoři nebo v teoretických pracích. Díky poslu z...

Nový rychlovlak TGV dorazil do Česka, ve Francii má začít jezdit za dva roky

Nový rychlovlak TGV ráno přejel česko-rakouské hranice a dopoledne dorazil do Českých Budějovic. Odtud jel dál do Prahy...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

{POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

„Svatba“ letounu L-39NG. Ve Vodochodech se po letech opět sériově vyrábí

Po osmi letech vývoje vyvrcholila práce na letounu L-39NG. Moderní následník slavného Albatrosu vstupuje do sériové...

KVÍZ: V roce 1939 napadl Sovětský svaz Finsko, začala zimní válka

Útokem Sovětského svazu na Finsko dne 30. listopadu 1939 začala tzv. zimní válka, která trvala až do 13. března roku...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

{POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

Rozpálené brzdy poslaly caravelle v plamenech k zemi. Zahynula pětina obce Humlikon

Premium Tragédie letu číslo SR 306 začala rozháněním mlhy letadlem před vzletem a gradovala jeho pádem v důsledku požáru....

Děti na prodej. Za tři stovky. Jak bují dětská prostituce v Česku

Premium Prostituce je v Předlicích naprosto běžná. Jenže i ta dětská. Obyvatelé místního ghetta popisují, jak se děti prodávají...

Takoví slušní lidé, říkali o nich. Rodině přitom vládl teror a nechutnosti

Premium Muž, který ten prosincový den přišel na místní oddělení VB Strašnice, vypadal velmi rozpačitě. „Ono se to bude zdát asi...

RECENZE: Vzal to Radegast. Největší dar přináší konečně zase pohádku

Premium Ani světácky se tvářící fantasy jako Princezna zakletá v čase 2, ani rozjímání o smrti jako Princ Mamánek. Příběh...

Nobelovu cena jde vědcům za stavbu molekul jako lego pomocí „click“ chemie

Nobelovu cenu za chemii pro rok 2022 dostanou Američanka Carolyn R. Bertozziová, Dán Morten Meldal a Američan K. Barry...

Jak se z vyhladovělé čelisti stal nejstarší známý dinosaurus

První „praví“ dinosauři pravděpodobně existovali již v období středního triasu (asi před 245 miliony let). My však...

Musk chce do půl roku zkoušet mozkové čipy na lidech. Zchladil tak očekávání

Společnost Neuralink, kterou vlastní miliardář Elon Musk, se zabývá vývojem mozkových implantátů. V noci na čtvrtek...

Jako příšera z hororu. Fotografická soutěž ocenila detailní snímek mravence

Litevský fotograf Eugenijus Kavaliauskas získal ocenění v soutěži Nikon Small World Photomicrography Competition za...

Akční letáky
Akční letáky

Prohlédněte si akční letáky všech obchodů hezky na jednom místě!

Dcera je výjimečná, říká Julia Robertsová. Hazel oslavila 18. narozeniny

Herečka Julia Robertsová (55) oslavila osmnáctiny svých dvojčat, dcery Hazel a syna Finna společnou vzpomínkovou...

Zemřela Kirstie Alleyová. Hvězda trilogie Kdopak to mluví podlehla rakovině

Po krátkém boji s rakovinou zemřela v 71 letech americká herečka Kirstie Alleyová, hvězda filmové trilogie Kdopak to...

Známý český stylista Jan Pokorný spáchal ve 39 letech sebevraždu

Jeden z nejuznávanějších českých stylistů Jan Pokorný spáchal ve čtvrtek ve svých devětatřiceti letech sebevraždu...

Politik opustil partnerku a děti po šestnácti letech kvůli pornoherečce

Německý politik Hagen Reinhold (44) opustil svoji dlouholetou partnerku Karoline Preislerovou (51), se kterou má tři...

Žádné Uložto! Startuje České kino, za stovku nabízí ke streamování 650 filmů

Oblíbené české filmy, pohádky i seriály ke stažení na jednom místě, legálně a ve vysoké kvalitě slibuje nová platforma...