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

  13:03aktualizováno  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

Dětem škodí obrazovky a displeje. Ale jinak, než si rodiče obvykle myslí

Jak všudypřítomné displeje ovlivňují výchovu dětí? (ilustrační fotografie)

Světová zdravotnická organizace vydala nová doporučení ohledně aktivit vhodných pro malé děti. Nejvíce pozornosti si...

Třímachový zabiják letadlových lodí Suchoj T-4 byl velkým žroutem rublů

Suchoj T-4

Historie letectví se pozoruhodnými stroji jenom hemží. Jedním takovým byl i sovětský bombardér Suchoj T-4. Vznikl pouze...

Poslední vrtulník. Začíná předehra zcela zapomenuté letecké tragédie

Reklama NYA zvoucí k cestování v proudové době.

Byla to budova, kterou by někteří obyvatelé New Yorku nejraději hned po dokončení nechali zdemolovat. Místní bar s...

Aktualizujte si WhatsApp. Kvůli chybě vás mohli útočníci odposlouchávat

Aplikace WhatsApp (ilustrační obrázek)

Nový trik využívající chybu v komunikační aplikaci WhatsApp umožnil na základě zmeškaného hovoru nainstalovat do...

Statisíce posluchačů přišly o svá internetová rádia, náprava je pomalá

DAB rádio Pure Oasis Flow

Mnoha posluchačům internetových rádií zmizely předvolené stanice i jimi přidané streamy. Největší výrobce čipů pro...

Další z rubriky

Vědci částečně obnovili činnost zvířecích mozků několik hodin po smrti

Prase domácí

Vědcům se podařilo částečně obnovit činnost v mozku zvířat zabitých o několik hodin dříve. Speciální umělý oběh znovu...

Velký omyl českého rodáka odstartoval snahy o ovládnutí energie Slunce

Ronald Richter pracující na projektu Huemul. Snímek z argentinského zdroje není...

Příběh fyzika Ronalda Richtera, rodáka z dnešního Sokolova, dokazuje, že ve vědě slepé uličky opravdu mohou vést na...

Nový tyranosauroid dostal jméno po kojotovi

Suskityrannus byl po dlouhá léta označován za blíže neidentifikovatelného...

Nově zařazený tyranosauroid byl předchůdce slavného T. rexe, ale do jeho velikosti měl daleko. Dlouho se přitom...

Najdete na iDNES.cz