Vedci z Ústavu materiálového výskumu (ÚMV) SAV, v Košiciach vyvíjajú uhlíkové nanovlákna, ktoré pri výrobe vodíka z vody dosahujú podobný účinok ako drahá platina. Rovnakou technológiou pripravujú aj materiály, ktoré pomocou svetla čistia odpadové vody. V novom projekte chcú vďaka nanovláknam presnejšie odhaľovať toxické plyny v ovzduší.
Nanovlákna sú omnoho tenšie ako ľudský vlas. Na ústave ich vyrábajú metódou elektrostatického zvlákňovania (tzv. electrospinning). Vzniká pri nej jemná pavučina z polymérnych, keramických alebo uhlíkových vlákien. Materiály v takejto podobe môžu mať nové a užitočné vlastnosti, napríklad veľký povrch, ktorý dokáže reagovať s okolím.
„Z malej kvapky polymérneho roztoku sa naťahuje vlákno, ktoré následne stuhne. Tak vzniká sieť nanovlákien. Pomerne jednoduchým tepelným spracovaním ich potom vieme premeniť na keramické alebo uhlíkové vlákna. To nám otvorilo dvere k skúmaniu pokrokových aplikácií takmer vo všetkých vedných odboroch,“ hovorí Erika Múdra z tímu ÚMV SAV.
Zelený vodík sa vyrába rozkladom vody elektrickým prúdom. Aby bola takáto výroba konkurencieschopná, potrebuje lacnejšie elektródy. Dnes sa v nich používajú ušľachtilé kovy. Košickí vedci preto skúmajú uhlíkové nanovlákna s nanočasticami fosfidov kovov, napríklad železa, niklu a molybdénu. Pri výrobe vodíka môžu dosahovať veľmi podobný katalytický účinok ako platina. Výskum prebiehal v projekte DEMADES financovanom z Plánu obnovy, ktorý ústav ako jeden z partnerov riešil do augusta tohto roka. Projekt hľadal nové materiály pre výrobu vodíka, ktoré sú udržateľné, účinné a dajú sa vyrábať vo veľkom.
„V laboratóriách máme dva prístroje na výrobu nanovlákien. Starší NANOSPIDER dokáže vyrobiť veľké množstvo vlákien za krátky čas. Novší Fluidnatek sme zakúpili práve z projektu DEMADES,“ uviedla Magdaléna Strečková, ktorá bola za ÚMV SAV, zodpovedná za projekt.
Nanovlákna z Košíc pomáhajú aj pri čistení vody. „Za posledné roky sme v oblasti fotokatalýzy videli niekoľko zaujímavých pokrokov. Naše vlákna majú veľký povrch a vďaka svojim vlastnostiam dokážu pomocou svetla odstraňovať z odpadových vôd škodlivé látky,“ vysvetľuje Iván Shepa, ktorý sa tomuto výskumu venoval aj počas doktorandského štúdia.
V novom projekte TOXISENS, ktorý financuje Agentúra na podporu výskumu a vývoja (APVV), vyvíjajú vedci keramické materiály z nanovlákien pre veľmi citlivé snímače plynov. Cieľom je lepšie odhaľovať toxické plyny a látky, ktoré znečisťujú ovzdušie.
„Zároveň sa sústreďujeme na to, ako využiť rôzne druhy odpadu ako zdroj na výrobu nanovlákien. Spolupracujeme pri tom s odborníkmi zo Strojníckej fakulty Technickej univerzity v Košiciach,“ dopĺňa Erika Múdra.
Nanovlákna majú využitie aj v medicíne, napríklad pri obnove tkanív, v obväzoch na rany či v liekoch, ktoré sa uvoľňujú postupne. Používajú sa aj vo viacvrstvovom ochrannom oblečení alebo ako súčasť nových kompozitných materiálov. Niektoré z týchto aplikácií sa už využívajú v praxi, iné sú zatiaľ v štádiu laboratórneho výskumu.
Vedci sa do budúcnosti zamerajú najmä na využitie nanovlákien v medicíne, energetike a skladovaní energie. Výzvou zostáva presne nastaviť pórovitosť materiálov a začleniť do nich liečivá či iné funkčné prísady. Cieľom sú materiály šité na mieru konkrétnym potrebám.
O projektoch
- DEMADES – Vývoj pokročilých nanoštruktúrovaných materiálov pre elektrokatalýzu s použitím ekologických hlboko eutektických rozpúšťadiel: Trvalo udržateľný prístup k dekarbonizácii (09I04-03-V02-00006), financovaný z plánu obnovy
- TOXISENS – Pokročilé keramické materiály na báze nanoštruktúrovaných oxidových kompozitov pre aplikácie snímania toxických plynov (APVV-25-0410)
Zdroj: https://www.sav.sk, zverejnené: 30.10.2026; autor: rup
