Už jste měli tu čest seznámit se s nanovláknem? Minimálně v posledních letech na vás určitě tento pojem na mnoha místech vyskočil. Svou důležitou roli totiž mimo jiné sehrává v boji s celosvětovou koronavirovou pandemií, díky které se konečně dostalo na výsluní. Jeho ochranné, filtrační a léčivé účinky však lidstvo hojně využívá už mnohem déle a v různých oblastech.
Co je nanovlákno
Jak už název napovídá, jedná se o velmi tenké vlákno, které je pouhým okem neviditelné. Jeho velikost (průměr) se pohybuje v rozmezí od desítek nanometrů (nm) do jednoho mikrometru (µm) → 1 µm = 1 000 nm. Pro lepší představu si vemte lidský vlas, který má průměr okolo 75 000 nm. Je tedy skutečně velmi malé. Navíc je extrémně lehké, takže jen trochu více než jeden gram nanovlákna by s přehledem obtočil Zemi kolem rovníku, což je úctyhodných 40 000 kilometrů.
Nanovlákenné textilie se mimo jiné vyznačuje i vysokou pórovitostí a velkým měrným povrchem – řádově tisícinásobně větším než u více známého mikrovlákna nebo dutého vlákna. Dokáže tak zachytit a navázat velké množství různých látek. Chlubí se ale řadou dalších unikátních vlastností, které se hojně využívají v mnoha odvětvích, jako je medicína, kosmetika, informační technologie, textilní průmysl, chemie apod.
Mezi základní vlastnosti nanovlákenných materiálů patří:
- Vysoká pórovitost,
- velký objem pórů,
- nízká hustota,
- dobrá prodyšnost,
- velký měrný povrch,
- možnost adice s jinými materiály.
Jak nanovlákna chrání a léčí
Nanovlákna díky svým vlastnostem přinesla lidstvu nové a ještě donedávna nevídané možnosti ochrany zdraví. Obzvláště v posledních letech se stala nepostradatelnou součástí v prevenci proti onemocnění covid-19. Póry mezi vlákny jsou totiž tak titěrné (mají rozměry pouhých cca 20–100 nm), že viry, bakterie ani alergeny nemají sebemenší šanci průniku.
Oproti běžným respirátorům a rouškám vám tudíž poskytují mnohem efektivnější ochranu dýchacích cest, a zároveň jsou skvěle prodyšné. To stejné platí i u lůžkovin s nanovlákennou membránou, které nedovolí roztočům ani jejich alergenům, aby vám jakkoli znepříjemňovali život a spánek.
Mimo to nanovlákna perfektně filtrují také znečištěné ovzduší. Pomáhají s filtrací částic ze vzduchu a zamezují vdechování škodlivých částic.
Kromě ochrany dokáží dokonce léčit a urychlovat hojení. Například obvazy s nanovlákennou membránou ránu nejen bravurně chrání před možným vniknutím bakterií, ale zároveň jsou senzačně prodyšné, takže rána krásně dýchá, a výrazně zefektivňují proces hojení. Stejně úžasně fungují i v kosmetických přípravcích, kdy účinně léčí například plísně nohou a podobně.
Využívají se však i v tkáňovém inženýrství, kde zastupují důležitou roli stavby „lešení“ pro růst tkáňových buněk a přípravu náhradních orgánů.
Náhled do historie vzniku nanovláken
Nanovlákna jsou bez pochyb technologií budoucnosti, ale nenechte se zmást, jsou tu s námi už pěknou řádku let.
Na základě objevů a rukopisu britského fyzika Ch. V. Boyse z roku 1887, jež pojednával o vývoji nanovláken a jak by bylo možné je vyrábět, podali kolem roku 1900 první moderní patent na elektrostatické zvlákňování američtí vynálezci W. J. Morton a J. F. Cooley. Jejich myšlenky poté počátkem devadesátých let oživil řadou vynikajících článků o zvláknění mnoha polymerních materiálů Američan D. Reneker z Akronské univerzity v Ohiu, čímž se mu podařilo dát podnět k intenzivnímu výzkumu.
První nanovlákna tak dokázali vědci vyrobit v první polovině 20. století. Byli však limitování tehdejšími technologiemi, které jim nedovolovaly vyrábět větší množství nanovláken, a nebylo tedy možné vrhnout se do průmyslové výroby. Teprve až na přelomu 20. a 21. století dosáhly technologie požadované úrovně, jež umožnily vyrábět nanovlákna ve velkém množství, čímž se jim otevřely dveře do světa průmyslu.
Tip: Chcete se dozvědět, kdo je největším nanotechnologem světa? Přečtěte si náš článek o nanotechnologiích.
U zrodu průmyslové výroby nanovláken stáli Češi
O tom, že je Česká republika nanotechnologickou velmocí a že patří ke světové špičce v oblasti aplikovaného použití nanovláken, se už dávno ví u nás i ve světě. Možná ale nevíte, že právě díky revolučnímu objevu vynalezl v roce 2003 český profesor Oldřich Jirsák se svým týmem z Technické univerzity v Liberci unikátní technologii Nanospider™, která umožňuje průmyslovou výrobu netkaných textilií z nanovláken o průměru 20–500 nm.
Narozdíl od předchozích pokusů tato technologie nepoužívá žádné trysky nebo kapiláry pro tvorbu vláken. Je založena na otáčení válce v polymerovém roztoku, ze kterého na povrchu válce ulpívá velmi tenký film. Ten se následně pomocí fyzikálních jevů začne zvlákňovat a vznikají nanovlákna.
První stroj Nanospider™ na průmyslovou výrobu nanovláken byl uveden na trh v roce 2005 a držitelem licence je česká firma Elmarco, jež byla v roce 2007 jediným producentem strojů na výrobu netkaných textilií z nanovláken na světě.
Z čeho a jak se nanovlákna vyrábí
Nanovlákna se vyrábí z přírodních nebo syntetických materiálů, jako je třeba celulóza, keratin, kolagen či kyselina hyaluronová, která je běžně přítomna v našem těle, ale také z polyamidu 6, PLA – kyseliny polymléčné, polyuretanu, PHB, PCL a mnoha dalších surovin, jež předávají nanovláknům své jedinečné vlastnosti.
Počátečním materiálem pro výrobu nanovláken je přírodní nebo syntetický polymer, většinou ve formě polymerního roztoku nebo taveniny. V dnešní době již existuje mnoho způsobů, jak připravit nanovlákennou vrstvu.
TIP: 7 důvodů, proč vaše pleť potřebuje kyselinu hyaluronovou
Mezi nejpoužívanější metody výroby nanovláken patří:
- Odstředivé zvlákňování,
- melt blown (foukání taveniny),
- elektrostatické zvlákňování,
- dloužení,
- fázová separace,
- tlakové zvlákňování
- hydrotermální metoda.
Ne všechny metody jsou ale průmyslově využitelné.
Nejčastěji se setkáváme s elektrostatickým zvlákňováním (electrospinning), jež využívá účinku vysokého napětí, díky kterému z kapičky polymerního roztoku doslova vytryskne vlákno. To se nadále v elektrickém poli začne natahovat a zároveň i zužovat natolik, až dosáhne extrémně tenkých průměrů (nanorozměrů), přičemž se odpaří rozpouštědlo a vznikne pevné nanovlákno.
Právě na tomto principu funguje zmíněná výrobní linka Nanospider™, která dokáže produkovat velké množství nanovláken v odpovídající kvalitě.
Nejmodernější výroba nanovláken
Novým zajímavým způsobem je tzv. hybridní zvlákňování kombinující elektrostatické, odstředivé a tlakové zvlákňování pomocí zvlákňovacího zařízení Nano Hybrid Spray NT od české firmy nanoSPACE Technology. Speciální zvlákňovací zařízení umožňuje zvlákňovat zároveň až 4 různé zvlákňovací roztoky a účelně tak kombinovat různé typy polymerů v jedné membráně.
V jakých produktech se nanovlákna nachází?
Nanovlákna si v posledních letech konečně vydobyla své zasloužené místo na výsluní i u široké veřejnosti a dnes je prakticky najdete snad ve všech odvětvích. Významnou roli hrají v medicíně, biotechnologiích, chemii, potravinářském i textilním průmyslu, kosmetice či energetice.
Nanovlákenné membrány se používají v technických i zdravotnických aplikacích. Jejich skvělé vlastnosti a jedinečnou ochrannou a filtrační funkci můžete využít v celé škále výrobků, jako jsou například:
- Nanovlákenné respirátory,
- nano roušky či roušky s nanofiltrem,
- antivirové šátky s nanovlákennou membránou,
- protiroztočové lůžkoviny z nanotextilie,
- filtry do vzduchotechniky,
- moskytiéry s nanomembránou,
- fotokatalytické nanonátěry,
- nano čističky vzduchu,
- kosmetické masky a náplasti,
- funkční oblečení,
- kryty ran,
- filtry na čištění vzduchu, vody, vína či piva.
Spoustu prvotřídních produktů s nanovlákny najdete na našem e-shopu. V České republice máme největší výběr certifikovaných výrobků s českou nanovlákennou membránou. Stačí si vybrat. ››
Nanovlákenné lůžkoviny
Za protiroztočové lůžkoviny s nanotextilií od nanoSPACE® vám bude nejeden alergik na roztoče či astmatik doslova líbat ruce. S nimi v posteli se totiž konečně pořádně vyspí dosyta a druhý den se bude cítit báječně a odpočatě – už po první noci. Konečně ho nebude trápit otravná rýma, kašel, opuchlý obličej či jiné projevy alergie na výkaly prachových roztočů, kteří si vesele hoví v každé posteli, a nejen v ní.
Membrána z nanovláken dokáže perfektně zachytit roztoče i jejich alergeny, a navíc jim zabraňuje ve shromažďování a množení. S našimi lůžkovinami, které pro vás vyrábíme již od roku 2012, kdy jsme se stali prvním výrobcem na světě v oblasti protiroztočových povlaků, nemají tito škůdci sebemenší šanci nanovlákennou textilií projít. Stejně jako bakterie ani viry.
TIP: Alergie na roztoče: jak s ní bojovat?
Přesto je ale tento materiál 100 % prodyšný a velmi příjemný. Jedná se čistě o mechanickou bariéru, která jednoduše avšak účinně chrání zdraví a dopřává klidný spánek, a to bez použití jakékoliv chemie.
Pořídit si můžete:
O tom, že jsou lůžkoviny s nanovlákennou membránou spolehlivou volbou pro zdravý a bezpečný spánek pro alergiky a astmatiky, není žádných pochyb. Jejich výhod si však může užívat úplně každý, komu záleží na pohodlí a kvalitním odpočinku.
#produkty#https://www.nanospace.cz/protiroztocove-luzkoviny/
Tip: Zjistěte, jak vybavit postel alergika. ››
Outdoorové oblečení a spací pytle
Pokud milujete outdoor a kempování, určitě víte, že nejlepší spacáky a bundy jsou vyplněné kvalitním husím peřím. Problém péřových spacáků je ale ten, že mohou zvlhnout a pak ztrácejí své skvělé vlastnosti.
To vyřešila česká firma KWAK vývojem péřových spacích pytlů s nanovlákennou membránou, která dodává spacím pytlům 100 % větruodolnost a je naprosto hydrofobní (odpuzuje vodu). Má extrémně nízkou plošnou hmotnost, vysokou paropropustnost a výška jejího vodního sloupce dosahuje 12 000 mm.
Kosmetické přípravky s nanovlákny
Nanovlákna plní svou důležitou úlohu také v kosmetice, v níž usnadňují průnik účinným látkám. Fungují doslova jako transportní systém, díky kterému mohou aktivní látky mnohem lépe a efektivněji vstupovat do pokožky.
Samotná nanovlákna ale působí jen na povrchu pleti, kde vytváří ideální podmínky pro působení živin z účinných látek uvnitř pokožky.
Najdete je například v pleťových maskách z dílny české vývojové společnosti Nanopharma, která se věnuje vývoji nanovlákenných aplikací více jak deset let, nebo ve velmi oblíbené podoční masce pro okamžitou redukci vrásek – Nano Eye Lift 6+2 od společnosti NAFIGATE a mnoha dalších.
TIP: Jak funguje nanovlákenná maska, která redukuje až 75 % vrásek?
#produkty#https://www.nanospace.cz/pletove-masky/
Biokompatibilní nanovlákna jako nosiče účinných látek obsažených v oreganu a aloe vera jako první na světě využívá i lak na pevnější nehty bez plísní FRANAIL. Český výrobek obohacen nanovlákny pro silnější nehty bez mykóz, který dokonce posílí a regeneruje nehty i po odstranění gelových nehtů.
Čištění vody od mikroplastů
Voda z kohoutku se sice ukazuje jako mnohem lepší volba než voda balená, přesto obsahuje řadu látek, které ve velkém množství pít nechceme. Z čističek vody odtéká do našich domácností voda, která obsahuje chlor, polyfosforečnany a síran hlinitý. Může ale také obsahovat antibiotika, analgetika, hormony, drogy, těžké kovy a mikroplasty. Většina lidí si proto instaluje do nových domů čističky pitné vody nebo si pořizují levnější variantu – filtr kohoutkové vody s nanovlákennou membránou – který stačí namontovat pod vodovodní baterii. Nanovlákenná membrána dokáže filtrovat chlor, bakterie, viry, mikroplasty i hormony a antibiotika.
#produkty#https://www.nanospace.cz/cisteni-kohoutkove-vody/
Tip: Je kohoutková voda zdravá? Dozvíte se v dalším článku.
Ochranné pomůcky
Ještě donedávna nanovlákenné ochrané pomůcky využívali hlavně zdravotníci. S příchodem koronaviru SARS-CoV-2 se staly nano roušky a nanovlákenné respirátory nedílnou součástí života i široké veřejnosti. Není divu, protože nabízí nejen perfektní ochranu před viry, bakteriemi a jinými mikroorganismy, ale kromě toho jsou skvěle prodyšné. Což ocenila spousta lidí, kterým se v klasických rouškách a respirátorech špatně dýchá.
Další nespornou výhodou je, že je můžete využívat mnohem déle a stále zůstávají funkční. Je to způsobeno tím, že nanovlákenné materiály nefungují na principu elektrostatického nabití, nýbrž mechanické bariéry, která sice zamezí průniku nežádoucích částic, ale propustí molekuly vzduchu. Tudíž se nesnižuje účinnost zvlhnutím, jako je tomu u běžných respirátorů a roušek, a stačí je vydezinfikovat a můžete je používat dále, než se membrána zanese.
V naší nabídce najdete:
- FFP2 a FFP3 nano respirátory od českých značek,
- nano roušky,
- bavlněné roušky s nanofiltrem,
- pratelné designové nano roušky,
- antivirové nano šátky,
- nanofiltry.
Designové nano roušky nanoSPACE®
Nebaví vás nudné roušky, které dlouho nevydrží? Potom vás zaručeně potěší designové nano roušky nanoSPACE®, které mají v sobě všitou nanovlákennou membránu.
Vytvořili jsme je pro každého, kdo se chce efektivně chránit před viry, bakteriemi, prachem, smogem, pyly, infekcí a jinými částicemi, které poletují vzduchem, a zároveň si rád dopřeje pěkný a funkční designový kousek. Navíc jsou pratelné, takže je můžete používat opakovaně.
#produkty#https://www.nanospace.cz/designove-nano-rousky/
Dostupné jsou ve třech velikostech, jsou opatřeny nosním klipem, aby lépe držely na nose, a odpovídají třídě FFP2.
Antivirové nano šátky nanoSPACE®
To bychom nebyli my, abychom se nesnažili vytvářet stále lepší a vychytanější výrobky. Proto mezi našimi produkty najdete také antivirový nano šátek z naší dílny. Stejně jako designová nano rouška má v sobě všitou pratelnou nanovlákennou membránu, která chrání před viry, bakteriemi, plísněmi nebo smogem.
Naše multifunkční tubusové nákrčníky ocení muži, ženy, děti, sportovci i kdokoli při běžném nošení. Vybrat si můžete buď celoroční, nebo odlehčenou letní verzi, která ale nechrání o nic míň. Naopak funguje dokonale, je lehčí a prodyšnější.
#produkty#https://www.nanospace.cz/antivirove-satky/
Samozřejmě i nano šátky máme v různých designových variantách, jsou opatřené nosním klipem a splňují podmínky třídy FFP2.
TIP: Antivirový šátek na léto: chladivá látka a účinnost FFP2
Kde je budoucnost nanovláken?
Budoucnost nanovláken je obrovská a nejspíš je uvidíme ve všech průmyslových odvětvích. Tím, že nanovlákna lze vyrábět i ze 100 % přírodních ingrediencí, zvlákňovat můžete hedvábí i bylinky, jejich využití bude čím dál častější v kosmetice, potravinářství i v medicíně. Nespornou výhodou nanovláken je bezodpadová výroba a daleko větší vytěžení účinných látek.
Velký potenciál mají určitě i v potravinářství, už dnes je jasné, že nanovlákna budou hrát velkou roli například ve výrobě umělého masa. Ještě větší využití ale vidím například v zemědělství, kde by se pomocí nich mohlo zefektivnit například hnojení, to by vedlo k úspoře peněz i k šetření přírody.
Nanovlákenné membrány se už dnes ukazují jako nejvýkonnější a nejekologičtější způsob filtrace vzduchu i vody, stejně tak se osvědčily v textilním průmyslu, kde se používají v outdooru i ve zdravotnickém textilu.
Nanovlákna se ale čím dál více skloňují i například ve stavebnictví, kde se mohou používat jako aditiva pro zlepšení vlastností materiálů.
Jsou nanovlákna bezpečná?
Je naprosto přirozené, že cokoliv nového a nepoznaného ve vás vyvolává strach a obavy. Je třeba si uvědomit, že nanovlákna jsou oproti například nanočásticím mnohem větší, jejich tloušťka se pohybuje standardně od 200 do 800 nanometrů a nanovlákennou membránu můžeme pozorovat i okem.
Tip: Chcete se dozvědět více o bezpečnosti nanotechnologií? Přečtěte si článek ► Jsou nanotechnologie bezpečné?
A jsou bezpečná? To záleží na tom, z jakého materiálu jsou vyrobená. Jak už jsme uvedli, nanovlákna se vyrábí z přírodních nebo syntetických materiálů. Není možné zarytě tvrdit, zda jsou bezpečná či nebezpečná. Proto platí, že pokud jsou vyrobená z bezpečného materiálu a jsou pevně ukotvená do větších celků a neuvolňují se do okolí, tak nemohou ohrozit zdraví ani životní prostředí.
V České republice i Evropě jsou výsledné produkty z nanovláken složitě testovány podle přísných bezpečnostních pravidel. Nemáte se tudíž čeho obávat a můžete si naplno užívat vynikající ochrany a dalších prvotřídních vlastností, které nabízí.
Dopřejte si neviditelný zázrak a chraňte své zdraví
Uchvátila vás nanovlákna stejně jako nás? Určitě ano, protože jejich účinky a vlastnosti jsou naprosto úžasné, což se nám mnohokrát potvrdilo v mnoha situacích. Nanotechnologie jsou opravdu technologií budoucnosti, která už nyní nabízí nespočet skvělých možností, jak chránit své zdraví, a dokonce i léčit.
TIP: Co mají nanotechnologie společného s čokoládou?
Proč toho tedy nevyužít a nedopřát si jedinečnou péči tohoto okem neviditelného zázraku, když můžete.
Zdroje
- LIM, Chwee Teck, et al. Nanofiber technology: current status and emerging developments. Progress in polymer science, 2017, 70: 1-17.
- Katsnelson, M. (2014). Nanofiber fabrics could keep soldiers warm and dry. Nature.
- Liu, Y., Wang, Z., Liu, Q., & Wu, H. (2012). Facile preparation of antibacterial and hydrophobic surface on cotton fabrics by in situ polymerization of silica nanoparticles and fluorinated monomers. Journal of Colloid and Interface Science, 369(1), 142-149.
- Liu, Y., Wang, Z., Liu, Q., & Wu, H. (2013). Super-hydrophobic and antibacterial cotton fabric modified by silica nanoparticles and lauric acid. Carbohydrate Polymers, 92(1), 59-65.
- Barhoum, A., Van Assche, G., De Clerck, K., & Rahier, H. (2012). Review: current progress in the production of electrospun nanofibres for tissue engineering applications. Journal of Materials Science, 47(16), 7153-7170.
- Xie, L., Zuo, L., Zhang, W., & Liu, Y. (2017). Review: recent progress in electrospun nanofibers for wound healing applications. Journal of Nanomaterials, 2017, 1-10.
- Wei, L., Lu, H., & Wu, S. (2013). Facile fabrication of superhydrophobic surfaces with excellent self-cleaning properties by controlling the morphology of nanostructures on electrospun fibers. Journal of Materials Science, 48(21), 7508-7516.
- Kumar, S., Anjali, S., Singh, R., & Bandyopadhyay, S. (2019). Polysaccharide-based nanofibers for biomedical applications: A review. Carbohydrate Polymers, 225, 115228.
- Zhu, Y., Zhang, X., Zhou, G., Lu, L., Xu, J., & Jin, W. (2017). Preparation of photochromic PVA/TiO2 nanofiber membranes via electrospinning. Journal of Applied Polymer Science, 134(3), 1-9.
- ZHOU, Yangjian, et al. Electrospun nanofiber membranes for air filtration: A review. Nanomaterials, 2022, 12.7: 1077.
- Sahoo, S. K., Tripathy, J., & Manna, J. (2018). Textile-based smart wound dressings. Current Trends in Textile Science & Technology, 4(1), 1-7.
- LI, Tao; SUN, Mingchao; WU, Shaohua. State-of-the-art review of electrospun gelatin-based nanofiber dressings for wound healing applications. Nanomaterials, 2022, 12.5: 784
