Už ste mali tú česť zoznámiť sa s nanovláknom? Minimálne v posledných rokoch na vás určite tento pojem na mnohých miestach vyskočil. Svoju dôležitú úlohu totiž okrem iného zohráva v boji s celosvetovou koronavírovou pandémiou, vďaka ktorej sa konečne dostalo na výslnie. Jeho ochranné, filtračné a liečivé účinky však ľudstvo hojne využíva už oveľa dlhšie av rôznych oblastiach.
Čo je nanovlákno
Ako už názov napovedá, jedná sa o veľmi tenké vlákno, ktoré je voľným okom neviditeľné. Jeho veľkosť (priemer) sa pohybuje v rozmedzí od desiatok nanometrov (nm) do jedného mikrometra (µm) → 1 µm = 1 000 nm. Pre lepšiu predstavu si zoberte ľudský vlas, ktorý má priemer okolo 75 000 nm. Je teda skutočne veľmi malé. Navyše je extrémne ľahké, takže len trochu viac ako jeden gram nanovlákna by s prehľadom obtočil Zem okolo rovníka, čo je úctyhodných 40 000 kilometrov.
Nanovlákenné textílie sa okrem iného vyznačujú aj vysokou pórovitosťou a veľkým merným povrchom – rádovo tisícnásobne väčším ako u viac známeho mikrovlákna alebo dutého vlákna. Dokáže tak zachytiť a nadviazať veľké množstvo rôznych látok. Pýši sa ale množstvom ďalších unikátnych vlastností, ktoré sa hojne využívajú v mnohých odvetviach, ako je medicína, kozmetika, informačné technológie, textilný priemysel, chémia a pod.
Medzi základné vlastnosti nanovlákenných materiálov patria:
- Vysoká pórovitosť,
- veľký objem pórov,
- nízka hustota,
- dobrá priedušnosť,
- veľký merný povrch,
- možnosť adície s inými materiálmi.
Ako nanovlákna chránia a liečia
Nanovlákna vďaka svojim vlastnostiam priniesli ľudstvu nové a ešte donedávna nevídané možnosti ochrany zdravia. Obzvlášť v posledných rokoch sa stala nepostrádateľnou súčasťou v prevencii proti ochoreniu covid-19. Póry medzi vláknami sú totiž tak titerné (majú rozmery iba cca 20-100 nm), že vírusy, baktérie ani alergény nemajú najmenšiu šancu prieniku.
Oproti bežným respirátorom a rúškam vám teda poskytujú oveľa efektívnejšiu ochranu dýchacích ciest, a zároveň sú skvele priedušné. To isté platí aj pri lôžkovinách s nanovlákennou membránou, ktoré nedovolia roztočom ani ich alergénom, aby vám akokoľvek znepríjemňovali život a spánok.
Okrem toho nanovlákna perfektne filtrujú aj znečistené ovzdušie. Pomáhajú s filtráciou častíc zo vzduchu a zamedzujú vdychovaniu škodlivých častíc.
Okrem ochrany dokážu dokonca liečiť a urýchľovať hojenie. Napríklad obväzy s nanovlákennou membránou ranu nielen bravúrne chránia pred možným vniknutím baktérií, ale zároveň sú senzačne priedušné, takže rana krásne dýcha, a výrazne zefektívňujú proces hojenia. Rovnako úžasne fungujú aj v kozmetických prípravkoch, kedy účinne liečia napríklad plesne nôh a podobne.
Využívajú sa však aj v tkanivovom inžinierstve, kde zastupujú dôležitú úlohu stavby „lešenia“ pre rast tkanivových buniek a prípravu náhradných orgánov.
Náhľad do histórie vzniku nanovlákien
Nanovlákna sú bez pochýb technológiou budúcnosti, ale nenechajte sa zmiasť, sú tu s nami už peknú radu rokov.
Na základe objavov a rukopisu britského fyzika Ch. V. Boysa z roku 1887, ktorý pojednával o vývoji nanovlákien a ako by bolo možné ich vyrábať, podali okolo roku 1900 prvý moderný patent na elektrostatické zvlákňovanie americkí vynálezcovia W. J. Morton a J. F. Cooley. Ich myšlienky potom začiatkom deväťdesiatych rokov oživil radom vynikajúcich článkov o zvláknení mnohých polymérnych materiálov Američan D. Reneker z Akronskej univerzity v Ohiu, čím sa mu podarilo dať podnet k intenzívnemu výskumu.
Prvé nanovlákna tak dokázali vedci vyrobiť v prvej polovici 20. storočia. Boli však limitovaní vtedajšími technológiami, ktoré im nedovoľovali vyrábať väčšie množstvo nanovlákien, a nebolo teda možné vrhnúť sa do priemyselnej výroby. Až na prelome 20. a 21. storočia dosiahli technológie požadovanú úroveň, ktoré umožnili vyrábať nanovlákna vo veľkom množstve, čím sa im otvorili dvere do sveta priemyslu.
Tip: Chcete sa dozvedieť, kto je najväčším nanotechnológom sveta? Prečítajte si náš článok o nanotechnológiách.
Pri zrode priemyselnej výroby nanovlákien stáli Česi
O tom, že je Česká republika nanotechnologickou veľmocou a že patrí k svetovej špičke v oblasti aplikovaného použitia nanovlákien, sa už dávno vie u nás aj vo svete. Možno ale neviete, že práve vďaka revolučnému objavu vynašiel v roku 2003 český profesor Oldřich Jirsák so svojim tímom z Technickej univerzity v Liberci unikátnu technológiu Nanospider™, ktorá umožňuje priemyselnú výrobu netkaných textílií z nanovlákien s priemerom 20–500 nm.
Na rozdiel od predchádzajúcich pokusov táto technológia nepoužíva žiadne trysky alebo kapiláry na tvorbu vlákien. Je založená na otáčaní valca v polymérovom roztoku, z ktorého na povrchu valca priľne veľmi tenký film. Ten sa následne pomocou fyzikálnych javov začne zvlákňovať a vznikajú nanovlákna.
Prvý stroj Nanospider™ na priemyselnú výrobu nanovlákien bol uvedený na trh v roku 2005 a držiteľom licencie je česká firma Elmarco, ktorá bola v roku 2007 jediným producentom strojov na výrobu netkaných textílií z nanovlákien na svete.
Z čoho a ako sa nanovlákna vyrábajú
Nanovlákna sa vyrábajú z prírodných alebo syntetických materiálov, ako je napríklad celulóza, keratín, kolagén či kyselina hyalurónová, ktorá je bežne prítomná v našom tele, ale aj z polyamidu 6, PLA – kyseliny polymliečnej, polyuretánu, PHB, PCL a mnohých ďalších surovín, ktoré odovzdávajú nanovláknam svoje jedinečné vlastnosti.
Počiatočným materiálom na výrobu nanovlákien je prírodný alebo syntetický polymér, väčšinou vo forme polymérneho roztoku alebo taveniny. V dnešnej dobe už existuje mnoho spôsobov, ako pripraviť nanovlákennú vrstvu.
TIP: 7 dôvodov, prečo vaša pleť potrebuje kyselinu hyalurónovú
Medzi najpoužívanejšie metódy výroby nanovlákien patria:
- Odstredivé zvlákňovanie,
- melt blown (fúkanie taveniny),
- elektrostatické zvlákňovanie,
- dlhovanie,
- fázová separácia,
- tlakové zvlákňovanie
- hydrotermálna metóda.
Nie všetky metódy sú ale priemyselne využiteľné.
Najčastejšie sa stretávame s elektrostatickým zvlákňovaním (electrospinning), ktoré využíva účinok vysokého napätia, vďaka ktorému z kvapôčky polymérneho roztoku doslova vytryskne vlákno. To sa naďalej v elektrickom poli začne naťahovať a zároveň aj zužovať natoľko, až dosiahne extrémne tenké priemery (nanorozmery), pričom sa odparí rozpúšťadlo a vznikne pevné nanovlákno.
Práve na tomto princípe funguje spomínaná výrobná linka Nanospider™, ktorá dokáže produkovať veľké množstvo nanovlákien v zodpovedajúcej kvalite.
Najmodernejšia výroba nanovlákien
Novým zaujímavým spôsobom je tzv. hybridné zvlákňovanie kombinujúce elektrostatické, odstredivé a tlakové zvlákňovanie pomocou zvlákňovacieho zariadenia Nano Hybrid Spray NT od českej firmy nanoSPACE Technology. Špeciálne zvlákňovacie zariadenie umožňuje zvlákňovať zároveň až 4 rôzne zvlákňovacie roztoky a účelne tak kombinovať rôzne typy polymérov v jednej membráne.
V akých produktoch sa nanovlákna nachádzajú?
Nanovlákna si v posledných rokoch konečne vydobyli svoje zaslúžené miesto na výslní aj u širokej verejnosti a dnes ich prakticky nájdete snáď vo všetkých odvetviach. Významnú úlohu hrajú v medicíne, biotechnológiách, chémii, potravinárskom i textilnom priemysle, kozmetike či energetike.
Nanovlákenné membrány sa používajú v technických aj zdravotníckych aplikáciách. Ich skvelé vlastnosti a jedinečnú ochrannú a filtračnú funkciu môžete využiť v celej škále výrobkov, ako sú napríklad:
- Nanovlákenné respirátory,
- nano rúška či rúška s nanofiltrom,
- antivírusové šatky s nanovlákennou membránou,
- protiroztočové lôžkoviny z nanotextílie,
- filtre do vzduchotechniky,
moskytiéry s nanomembránou, - fotokatalytické nanonátery,
- nano čističky vzduchu,
- kozmetické masky a náplasti,
- funkčné oblečenie,
- kryty rán,
- filtre na čistenie vzduchu, vody, vína či piva.
Veľa prvotriednych produktov s nanovláknami nájdete na našom e-shope. V Českej republike máme najväčší výber certifikovaných výrobkov s českou nanovlákennou membránou. Stačí si vybrať. ››
Nanovlákenné lôžkoviny
Za protiroztočové lôžkoviny s nanotextíliou od nanoSPACE® vám bude nejeden alergik na roztoče či astmatik doslova bozkávať ruky. S nimi v posteli sa totiž konečne poriadne vyspí dosýta a na druhý deň sa bude cítiť skvele a oddýchnuto – už po prvej noci. Konečne ho nebude trápiť otravná nádcha, kašeľ, opuchnutá tvár či iné prejavy alergie na výkaly prachových roztočov, ktorí si veselo hovia v každej posteli, a nielen v nej.
Membrána z nanovlákien dokáže perfektne zachytiť roztoče aj ich alergény, a navyše im zabraňuje v zhromažďovaní a množení. S našimi lôžkovinami, ktoré pre vás vyrábame už od roku 2012, kedy sme sa stali prvým výrobcom na svete v oblasti protiroztočových povlakov, nemajú títo škodcovia najmenšiu šancu nanovlákennou textíliou prejsť. Rovnako ako baktérie ani vírusy.
TIP: Alergia na roztoče: ako s ňou bojovať?
Napriek tomu je ale tento materiál 100 % priedušný a veľmi príjemný. Ide čisto o mechanickú bariéru, ktorá jednoducho avšak účinne chráni zdravie a dopraje pokojný spánok, a to bez použitia akejkoľvek chémie.
Zaobstarať si môžete:
O tom, že sú lôžkoviny s nanovlákennou membránou spoľahlivou voľbou pre zdravý a bezpečný spánok pre alergikov a astmatikov, niet žiadnych pochýb. Ich výhody si však môže užívať úplne každý, komu záleží na pohodlí a kvalitnom odpočinku.
#produkty#https://www.nanospace.cz/sk/lozkoviny-proti-roztocom/
Tip: Zistite, ako vybaviť posteľ alergika. ››
Outdoorové oblečenie a spacie vaky
Pokiaľ milujete outdoor a kempovanie, určite viete, že najlepšie spacáky a bundy sú vyplnené kvalitným husím perím. Problém páperových spacákov je ale ten, že môžu zvlhnúť a potom strácajú svoje skvelé vlastnosti.
To vyriešila česká firma KWAK vývojom páperových spacích vakov s nanovlákennou membránou, ktorá dodáva spacím vakom 100 % vetruodolnosť a je úplne hydrofóbna (odpudzuje vodu). Má extrémne nízku plošnú hmotnosť, vysokú paropriepustnosť a výška jej vodného stĺpca dosahuje 12 000 mm.
Kozmetické prípravky s nanovláknami
Nanovlákna plnia svoju dôležitú úlohu aj v kozmetike, v ktorej uľahčujú prienik účinným látkam. Fungujú doslova ako transportný systém, vďaka ktorému môžu aktívne látky oveľa lepšie a efektívnejšie vstupovať do pokožky.
Samotné nanovlákna ale pôsobia len na povrchu pleti, kde vytvárajú ideálne podmienky na pôsobenie živín z účinných látok vo vnútri pokožky.
Nájdete ich napríklad v pleťových maskách z dielne českej vývojovej spoločnosti Nanopharma, ktorá sa venuje vývoju nanovlákenných aplikácií viac ako desať rokov, alebo vo veľmi obľúbenej podočnej maske na okamžitú redukciu vrások – Nano Eye Lift 6+2 od spoločnosti NAFIGATE a mnohých ďalších.
TIP: Ako funguje nanovlákenná maska, ktorá redukuje až 75% vrások?
#produkty#https://www.nanospace.cz/sk/pletove-masky/
Biokompatibilné nanovlákna ako nosiče účinných látok obsiahnutých v oregane a aloe vera ako prvé na svete využíva aj lak na pevnejšie nechty bez plesní FRANAIL. Český výrobok obohatený nanovláknami pre silnejšie nechty bez mykóz, ktorý dokonca posilní a regeneruje nechty aj po odstránení gélových nechtov.
Čistenie vody od mikroplastov
Voda z kohútika sa síce ukazuje ako oveľa lepšia voľba ako voda balená, napriek tomu obsahuje množstvo látok, ktoré vo veľkom množstve piť nechceme. Z čističiek vody odteká do našich domácností voda, ktorá obsahuje chlór, polyfosforečnany a síran hlinitý. Môže ale tiež obsahovať antibiotiká, analgetiká, hormóny, drogy, ťažké kovy a mikroplasty. Väčšina ľudí si preto inštaluje do nových domov čističky pitnej vody alebo si zaobstarajú lacnejší variant – filter kohútikovej vody s nanovlákennou membránou – ktorý stačí namontovať pod vodovodnú batériu. Nanovlákenná membrána dokáže filtrovať chlór, baktérie, vírusy, mikroplasty aj hormóny a antibiotiká.
#produkty#https://www.nanospace.cz/sk/cistenie-kohutkove-vody/
Tip: Je kohútiková voda zdravá? Dozviete sa v ďalšom článku.
Ochranné pomôcky
Ešte donedávna nanovlákenné ochranné pomôcky využívali hlavne zdravotníci. S príchodom koronaviru SARS-CoV-2 sa stali nano rúška a nanovlákenné respirátory neoddeliteľnou súčasťou života aj širokej verejnosti. Niet divu, pretože ponúka nielen perfektnú ochranu pred vírusmi, baktériami a inými mikroorganizmami, ale okrem toho sú skvele priedušné. Čo ocenilo veľa ľudí, ktorým sa v klasických rúškach a respirátoroch zle dýcha.
Ďalšou nespornou výhodou je, že ich môžete využívať oveľa dlhšie a stále zostávajú funkčné. Je to spôsobené tým, že nanovlákenné materiály nefungujú na princípe elektrostatického nabitia, ale mechanickej bariéry, ktorá síce zamedzí prieniku nežiaducich častíc, ale prepustí molekuly vzduchu. Teda sa neznižuje účinnosť zvlhnutím, ako je tomu u bežných respirátorov a rúšok, a stačí ich vydezinfikovať a môžete ich používať ďalej, než sa membrána zanesie.
V našej ponuke nájdete:
- FFP2 a FFP3 nano respirátory od českých značiek,
- nano rúšky,
- bavlnené rúšky s nanofiltrom,
- prateľné dizajnové nano rúšky,
- antivírusové nano šatky,
- nanofiltre.
Dizajnové nano rúšky nanoSPACE®
Nebaví vás nudné rúšky, ktoré dlho nevydržia? Potom vás zaručene potešia dizajnové nano rúšky nanoSPACE®, ktoré majú v sebe všitú nanovlákennú membránu.
Vytvorili sme ich pre každého, kto sa chce efektívne chrániť pred vírusmi, baktériami, prachom, smogom, peľom, infekciou a inými časticami, ktoré poletujú vzduchom, a zároveň si rád dopraje pekný a funkčný dizajnový kúsok. Navyše sú prateľné, takže ich môžete používať opakovane.
#produkty#https://www.nanospace.cz/sk/dezignove-nano-rusky/
Dostupné sú v troch veľkostiach, sú opatrené nosným klipom, aby lepšie držali na nose, a zodpovedajú triede FFP2.
Antivírusové nano šatky nanoSPACE®
To by sme neboli my, aby sme sa nesnažili vytvárať stále lepšie a vychytanejšie výrobky. Preto medzi našimi produktmi nájdete aj antivírusovú nano šatku z našej dielne. Rovnako ako dizajnové nano rúška má v sebe všitú prateľnú nanovlákennú membránu, ktorá chráni pred vírusmi, baktériami, plesňami alebo smogom.
Naše multifunkčné tubusové nákrčníky ocenia muži, ženy, deti, športovci aj ktokoľvek pri bežnom nosení. Vybrať si môžete buď celoročnú, alebo odľahčenú letnú verziu, ktorá ale nechráni o nič menej. Naopak funguje dokonale, je ľahšia a priedušnejšia.
#produkty#https://www.nanospace.cz/sk/antivirusove-nano-satky/
Samozrejme aj nano šatky máme v rôznych dizajnových variantoch, sú opatrené nosným klipom a spĺňajú podmienky triedy FFP2.
TIP: Antivírusová šatka na leto: chladivá látka a účinnosť FFP2
Kde je budúcnosť nanovlákien?
Budúcnosť nanovlákien je obrovská a najskôr ich uvidíme vo všetkých priemyselných odvetviach. Tým, že nanovlákna je možné vyrábať aj zo 100% prírodných ingrediencií, zvlákňovať môžete hodváb aj bylinky, ich využitie bude čím ďalej častejšie v kozmetike, potravinárstve aj v medicíne. Nespornou výhodou nanovlákien je bezodpadová výroba a ďaleko väčšie vyťaženie účinných látok.
Veľký potenciál majú určite aj v potravinárstve, už dnes je jasné, že nanovlákna budú hrať veľkú úlohu napríklad vo výrobe umelého mäsa. Ešte väčšie využitie ale vidím napríklad v poľnohospodárstve, kde by sa pomocou nich mohlo zefektívniť napríklad hnojenie, to by viedlo k úspore peňazí aj k šetreniu prírody.
Nanovlákenné membrány sa už dnes ukazujú ako najvýkonnejší a najekologickejší spôsob filtrácie vzduchu aj vody, rovnako tak sa osvedčili v textilnom priemysle, kde sa používajú v outdoore aj v zdravotníckom textile.
Nanovlákna sa ale čoraz viac skloňujú aj napríklad v stavebníctve, kde sa môžu používať ako aditíva na zlepšenie vlastností materiálov.
Sú nanovlákna bezpečné?
Je úplne prirodzené, že čokoľvek nové a nepoznané vo vás vyvoláva strach a obavy. Treba si uvedomiť, že nanovlákna sú oproti napríklad nanočasticam oveľa väčšie, ich hrúbka sa pohybuje štandardne od 200 do 800 nanometrov a nanovlákennú membránu môžeme pozorovať aj okom.
Tip: Chcete sa dozvedieť viac o bezpečnosti nanotechnológií? Prečítajte si článok ► Sú nanotechnológie bezpečné?
A sú bezpečné? To záleží na tom, z akého materiálu sú vyrobené. Ako sme už uviedli, nanovlákna sa vyrábajú z prírodných alebo syntetických materiálov. Nie je možné zaryto tvrdiť, či sú bezpečné alebo nebezpečné. Preto platí, že pokiaľ sú vyrobené z bezpečného materiálu a sú pevne ukotvené do väčších celkov a neuvoľňujú sa do okolia, tak nemôžu ohroziť zdravie ani životné prostredie.
V Českej republike aj Európe sú výsledné produkty z nanovlákien zložito testované podľa prísnych bezpečnostných pravidiel. Nemáte sa teda čoho obávať a môžete si naplno užívať vynikajúcu ochranu a ďalšie prvotriedne vlastnosti, ktoré ponúka.
Doprajte si neviditeľný zázrak a chráňte svoje zdravie
Uchvátili vás nanovlákna rovnako ako nás? Určite áno, pretože ich účinky a vlastnosti sú úplne úžasné, čo sa nám mnohokrát potvrdilo v mnohých situáciách. Nanotechnológie sú skutočne technológiou budúcnosti, ktorá už teraz ponúka množstvo skvelých možností, ako chrániť svoje zdravie, a dokonca aj liečiť.
TIP: Čo majú nanotechnológie spoločné s čokoládou?
Prečo to teda nevyužiť a nedopriať si jedinečnú starostlivosť tohto okom neviditeľného zázraku, keď môžete.
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
