Premium

Získejte všechny články
jen za 89 Kč/měsíc

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

Zázrak! NASA po pěti měsících obdržela od sondy Voyager smysluplnou zprávu

v diskusi je 135 příspěvků

23. dubna 2024  13:37

Když se v únoru letošního roku stále nedařilo navázat smysluplnou komunikaci s jedním z...

Herečce Slávce Budínové by bylo 100 let. Zemřela opuštěná, bez zájmu veřejnosti

v diskusi je 27 příspěvků

21. dubna 2024

Před 100 lety, 21. dubna 1924, se v Ostravě narodila známá česká herečka Slávka Budínová.

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

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

Znovuzrození japonských letadlových lodí. Ve výzbroji budou mít F-35B

v diskusi je 51 příspěvků

19. dubna 2024

Japonsko má ve své ústavě zakázáno vlastnit ofenzivní zbraně, jako jsou letadlové lodě. Doba...

Uvidíme v budoucnu na obloze druhý Měsíc? Příčinou může být neobvyklá hvězda

v diskusi je 13 příspěvků

17. dubna 2024

Velmi neobvyklá hvězda éta Carinae v 19. století náhle zjasnila a stala se druhou nejjasnější...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

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

Unikátní exkurze. Nahlédněte do francouzské jaderné ponorky před vyplutím

v diskusi je 16 příspěvků

20. dubna 2024

Není obvyklé, aby reportéři mohli nahlédnout do jaderné ponorky v aktivní službě. Agentura AP nyní...

Jiří Horák obnovil ČSSD a dovedl ji do parlamentu. Se Zemanem si nerozuměl

v diskusi nejsou příspěvky

24. dubna 2024

Před 100 lety se narodil Jiří Horák, který po sametové revoluci pomáhal znovuobnovit sociální...

Dnes už se bez nich válčit nedá. Raketový vzestup bojových dronů

v diskusi jsou 3 příspěvky

24. dubna 2024

Bezpilotní letadla (drony) jsou v posledních dvou dekádách na raketovém vzestupu. Přispěla k tomu...

Snadno s fotkami už i ve Windows. Aplikace Fotografie vyrostla na novou úroveň

v diskusi nejsou příspěvky

24. dubna 2024

Premium Aplikace Fotografie, která je pevnou součástí Windows, slouží nejen k prohlížení obrázků. Stejně...

Zázrak! NASA po pěti měsících obdržela od sondy Voyager smysluplnou zprávu

v diskusi je 135 příspěvků

23. dubna 2024  13:37

Když se v únoru letošního roku stále nedařilo navázat smysluplnou komunikaci s jedním z...

Slož puzzle a vyhraj jedinečné dárky od značky BEBELO
Slož puzzle a vyhraj jedinečné dárky od značky BEBELO

Každý den po celý tento týden můžete vyhrávat jedinečné dárky od značky BEBELO.

Manželé Babišovi se rozcházejí, přejí si zachovat rodinnou harmonii

Podnikatel, předseda ANO a bývalý premiér Andrej Babiš (69) s manželkou Monikou (49) v pátek oznámili, že se...

Sexy Sandra Nováková pózovala pro Playboy. Focení schválil manžel

Herečka Sandra Nováková už několikrát při natáčení dokázala, že s odhalováním nemá problém. V minulosti přitom tvrdila,...

Herečka Hunter Schaferová potvrdila románek se španělskou zpěvačkou

Americká herečka Hunter Schaferová potvrdila domněnky mnoha jejích fanoušků. A to sice, že před pěti lety opravdu...

Největší mýty o zubní hygieně, kvůli kterým si můžete zničit chrup

Možná si myslíte, že se v péči o zuby orientujete dost dobře, přesto v této oblasti stále ještě existuje spousta...

Tenistka Markéta Vondroušová se po necelých dvou letech manželství rozvádí

Sedmá hráčka světa a aktuální vítězka nejprestižnějšího turnaje světa Wimbledonu, tenistka Markéta Vondroušová (24), se...