Nanovlákno je tak malé a lehké, že jeho jen o trochu větší množství než jeden gram by obtočilo Zemi kolem rovníku.
Právě díky vlastnostem, jako je
- obrovský měrný povrch
- vysoká porozita
- malá velikost pórů
- průměr vláken
lze očekávat využití nanovláken pro mnoho nových výrobků.
Nově objevené vlastnosti nanovláken zlepšují materiál z hlediska pevnosti, reaktivity, elektrické a optické kvality, propustnosti vrstvy, a proto mají velký potenciál využití v mnoha oblastech, např.: přeměně a uchovávání energie, v kapalinové a vzduchové filtraci, potravinách a obalech, v péči o zdraví a osobní péči, při ochraně životního prostředí.
Nanovlákna nabízejí velké možnosti pro získání výrobků s novými vlastnostmi, jelikož umožňují modifikaci nebo funkcionalizaci nanovlákenné vrstvy s využitím různých chemických nebo fyzikálních procesů během výroby nebo po ní. Funkcionalizací lze podstatně zlepšit povrchové vlastnosti a získat tak například superhydrofobní (vodoodpudivé) nebo superhydrofilní (silně nasákavé) materiály. Uniformita vlákenných vrstev, tenkost a vysoká propustnost činí z nanovláken klíčový materiál pro nejrůznější průmyslová odvětví.
Nanovlákna se dají vyrobit několika způsoby – elektrostatickým zvlákňováním, zvlákňováním z tavenin, dále např. metodami electroblowing a centrifuge spinning.
V současnosti existuje jediná průmyslová metoda výroby nanovláken, a to je metoda elektrostatického zvlákňování, při které se používá roztok polymeru jako zdroje pro tvorbu nanovláken a vysoké elektrické napětí. Průlomová řešení výrobců zvlákňovacích zařízení, z nichž nejrozšířenější je technologie zvaná Nanospider firmy Elmarco , umožnila významně zvýšit výkonnost strojů a tak vytvořit potenciál pro využití v mnoha průmyslových oblastech.
Vlastnosti nanovláken výrazně ovlivňuje i materiál, ze kterého jsou vyrobena. V současnosti lze v průmyslovém měřítku získat nanovlákna z několika desítek polymerů včetně biokompatibilních (snášenlivých v biologickém prostředí) nebo biodegradabilních (přirozeně odbouratelných ) polymerů šetrných k životnímu prostředí
Nanovlákna jsou schopna změnit vlastnosti řady používaných materiálů nebo umožňují vytvořit materiály zcela nové. Jejich použití je velmi široké. V současnosti jsou nanovlákna využívána nejvíce v oblasti vzdušné filtrace, kde odstraňují velmi efektivně submikronové částice, včetně virů a bakterií. Vysoká účinnost se nemění v čase, jako je tomu u elektricky nabitých filtrů, a přitom je spotřeba energie potřebná k filtraci mnohem nižší. Membrány pro nanofiltracii jsou schopny oddělit již molekuly ve velikosti od 0,5 do 10 nm.
NANOVLÁKNA A BUSINESS
Nanovlákna jsou nadějí při hledání řešení pro zásadní problémy rozvoje lidské společnosti – čištění a výroba pitné vody, mobilní zdroje energie, baterie umožňující skladování energie. Díky tomu, že tyto problémy zajímají milióny lidí, kteří čekají na jejich řešení /a bez jejich řešení není možný další rozvoj řady regionů s obrovskou potenciální poptávkou/ jsou nanovlákna velkou podnikatelskou příležitostí. Odhad budoucího vývoje poptávky po produktech s nanovlákny je velmi vysoký – očekává se až 40% růst.
Podnikatelský potenciál nanovláken je navíc umocněn tím, že na nanovlákna s rozměry nad 100 nm se na rozdíl od nanočástic nevztahuje regulace /a to ani v EU/ a jsou potenciálně vhodná i pro použití v potravinách nebo pro styk s potravinami.
HISTORIE NANOVLÁKEN
První pokusy o výrobu nanovláken byly realizovány již mezi lety 1934-1944. A. Formhals v tu dobu publikoval první z patentů popisujících experimentální výrobu. Další krok učinil v roce 1966 prof. Harold L. Simons, jenž patentoval přístroj na výrobu ultratenkých a ultralehkých nanovlákenných tkanin s různými vzorky při použití elektrického zvlákňování. V roce 1971 prof. Peter K Baumgarten zhotovil přístroj k elektrozvlákňování akrylických vláken s průměrem v rozmezí 0,05 – 1,1 mikronů. Na tyto badatele a především na jejich následovníky Darrella Renekera, Iksoo Chuna L. Larronda a R.ST. John Manleye navázal výzkumnou činností tým profesora Oldřicha Jirsáka z Technické univerzity v Liberci.
První výrobní technologie umožňující výrobu nanovláken se na globálním trhu objevily v 80. letech minulého století. Rozhodující část z nich ale stále funguje především v laboratorních podmínkách. Nejčastěji pro výrobu využívají princip elektrostatického zvlákňování. Přelomovou technologií byl v roce 2005 Nanospider, který na trh uvedla firma Elmarco. Byla to první technologie na světě, která umožňovala průmyslovou výrobu nanovláken.