Úterý 21. září 2021, svátek má Matouš
  • schránka
  • Přihlásit Můj účet
  • Úterý 21. září 2021 Matouš

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

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 slenditu. Z hlediska jeho struktury jde o...

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

Tady se mělo umírat a ne bydlet. Vojenský bunkr místo chaty přesto láká

Ministerstvo obrany již řadu let nabízí zájemcům k prodeji takzvané řopíky neboli bunkry lehkého opevnění, které měly...

Podívejte se, jak do Česka dorazil poprvé bojový letoun 5. generace

Návštěvníci letošních Dnů NATO v Ostravě budou moci vidět na vlastní oči zatím jediný komerčně dostupný bojový letoun...

Sedm signálů, že se vám do počítače naboural hacker

Máte nepříjemný pocit, že ve vašem počítači či v zařízení, které je připojené k internetu, není něco v pořádku?...

ZX Spectrum, kapesní kalkulačka. Zemřel vynálezce Sinclair, bylo mu 81 let

Ve věku 81 let zemřel Clive Sinclair, který stál u zrodu kapesní kalkulačky. Přispěl rovněž k rozšíření osobních...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

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

Čtyři rady, jak pečovat o baterii notebooku, aby vydržela co nejdéle

Uživatelé notebooků se obvykle o baterii příliš nestarají. Pravdou je, že všechny baterie se časem opotřebovávají, ale...

Talent funguje, když se nastartuje v mozku. Odemkněte ho, radí Jan Mühlfeit

Premium Dvaadvacet let pracoval ve firmě Microsoft po boku Billa Gatese. V byznysu se dostal na vrchol, ale také zažil strmý...

„Očkovat sa nechcu, je v tom sajrajt.“ Reportáž z obce, kde odmítají vakcínu

Premium Vyškovec je obec, kde se nejméně lidí z celé země nechalo očkovat proti koronaviru – jen necelých sedmnáct procent. V...

Když dva jsou málo. 5 pravd o sexu ve třech, které vám zatím nikdo neřekl

Premium Sex ve třech. Někdy o něm snil kdekdo z nás. Pojďme ovšem pohlédnout pravdě do očí. Pokud do své ložnice přizvete další...

  • Další z rubriky

STO OBJEVŮ: Mendělejevova tabulka se stala základním kamenem chemie

Seriál Skoro všichni si ze školy pamatujeme, že existuje Mendělejevova tabulka. Skoro nikdo však pořádně netuší, k čemu je...

STO OBJEVŮ: Francouzský zahradník změnil stavařinu a přišel na železobeton

Seriál Žádní špičkoví inženýři, žádní učení architekti, ale zahradník. Francouz Joseph Monier neměl univerzity, přesto...

Proč ptakoještěři na rozdíl od ptáků nepřežili katastrofu na konci křídy

Dinosauři nebyli zdaleka jedinou obětí masového vymírání na konci křídy. Uvádí se, že tehdy vyhynulo nějakých šedesát...

Obří ptakoještěr kvecalkoatlus možná zvládal cesty mezi kontinenty

Jeden z největších létajících tvorů všech dob byl azdarchidní ptakoještěr druhu Quetzalcoatlus northropi. O těchto...

Kolo štěstí se sebamedem: Vytočte si kosmetiku pro celou rodinu!
Kolo štěstí se sebamedem: Vytočte si kosmetiku pro celou rodinu!

Celý týden hrajeme o 400 hodnotných cen a slevy na kosmetiku značek sebamed, sebamed PRO! a sebamed Baby. Vytočte si i vy na kole štěstí kompletní...

Když dva jsou málo. 5 pravd o sexu ve třech, které vám zatím nikdo neřekl

Premium Sex ve třech. Někdy o něm snil kdekdo z nás. Pojďme ovšem pohlédnout pravdě do očí. Pokud do své ložnice přizvete další...

Probudila mě bolest nehtů. Od té doby nemohu chodit, říká Alfred Strejček

Už téměř čtyři roky je Alfred Strejček (79) zcela odkázaný na péči druhých. Herci, recitátorovi, moderátorovi a...

Zaměstnanci i OSVČ s více dětmi dostanou od státu daňovou vratku

Díky daňové novele se během letošního roku zvyšuje daňové zvýhodnění na druhé a další děti. Vyšší daňové zvýhodnění se...

Legíny nejsou kalhoty. Jak je vybírat a nosit, abyste si neuřízla ostudu

Snad v každém dámském šatníku nalezneme alespoň jedny legíny. Kousek tkaniny se totiž stal miláčkem žen. Některé...

Pompézní svatba Simony Halepové. Tenistka si vzala miliardáře

Rumunská tenistka Simona Halepová se několik dní před 30. narozeninami vdala. Ve středu si v rodném městě Konstanca...