V Technickém týdeníku 2022/4 jsme vás informovali, že v rámci výzvy Excelentní výzkum (Operační program Výzkum, vývoj a vzdělávání — OP VVV ) získala Technická univerzita v Liberci (TUL) podporu z evropských strukturálních a investičních fondů (ESIF) na realizaci projektu Hybridní materiály pro hierarchické struktury (HyHi). Tehdy jsme se zaměřili na Kompozitní materiály a struktury, tentokráte se podíváme na projekt Flexibilní hierarchické struktury.
Projekt Hybridní materiály pro hierarchické struktury, reg. č. CZ.02.1.01 /0.0/0.0/16_019/0000843, je podpořen Ministerstvem školství, mládeže a tělovýchovy ČR a Evropskou unií — Evropskými strukturálními a investičními fondy v rámci Operačního programu Výzkum, vývoj a vzdělávání. Cílem projektu je podpořit problémově orientovaný interdisciplinární výzkum materiálů, který významně napomůže efektivnímu využití VaV aktivit TUL a povede k dosažení mezinárodně konkurenceschopné kvality; s tím souvisí i důraz na rozvoj internacionalizace. Příjemci projektu Fakulta strojní (FS), Fakulta textilní (FT), Ústav pro nanomateriály, pokročilé technologie a inovace (CXI) realizují výzkumné úkoly v období 2018—2022 v rámci tří vzájemně propojených programů: Kompozitní materiály a struktury — FS, Flexibilní hierarchické struktury — FT, Funkcionalizované nanomateriály — CXI. Vědci Fakulty textilní se ve výzkumném programu Flexibilní hierarchické struktury zaměřují na výzkum materiálů konstruovaných na bázi vlákenných struktur, které jsou optimální pro oděvní aplikace, protože vhodně kombinují mechanickou odolnost a speciální funkční vlastnosti s tvarovatelností, všemi složkami komfortu při užití a snadnou údržbou. Výzkumný program je cílen na systematický vývoj materiálů s novými aplikacemi v oblasti kompozit, medicíny, elektroniky a řady dalších technických disciplín, kde nahrazují hmotnější kovové i nekovové materiály. Výzkumný program je tematicky členěn na dva výzkumné cíle:
Funkcionalizace vlákenných povrchů a struktur
Výzkumný cíl Funkcionalizace vlákenných povrchů a struktur zahrnuje dvě výzkumné aktivity: Výzkumná aktivita č. 1 je zaměřena na Aktivace vlákenných povrchů a membrán. Vědecké týmy se zabývají výzkumem a vývojem aplikací nových materiálů v oblasti oděvních a technických textilií, vývojem kompozitních struktur s obsahem anorganických vláken, nanovláken, nanočástic a textilních výztuží s ohledem na ekologické aspekty výroby a použití textilií. V rámci této projektové aktivity vyvíjejí nové typy membrán pro bariérové textilie, což směřuje ke konstrukci ochranných vrstev oděvů pro extrémní klimatické podmínky i pro volnočasové aktivity a sport. Další oblastí je aktivace vlákenných povrchů pro sorpční a adhezní systémy s cílem navrhnout a laboratorně ověřit možnosti aktivace vlákenných struktur a povrchů pro aplikace směřované do oblasti eko-technických materiálů a technologií. Příkladem je čištění odpadních vod a speciální recyklační postupy. K aktivaci povrchů vláken se využívají moderní technologie tenkých vrstev, fyzikální metody úprav a nanočásticových systémů tak, aby chemické i geometrické změny vlastností povrchů byly ve vzájemném souladu. Vědci se v rámci této projektové aktivity zaměřují také na navrhování a inovaci hybridních kompozitních vlákenných systémů — na vlákna, na příze i plošné textilie včetně 3D tkaní. Orientují se i na využití vláken z obnovitelných zdrojů, resp. vláken z recyklovaných odpadů (PET lahve, vlákenné odpady). Zajímavý potenciál nabízejí například celulózová nanovlákna připravená z textilních odpadů jako kompozitní plniva. Tyto problematiky se řeší vždy s ohledem na celý cyklus výroků od výroby přes užití až ke zpracování (recyklaci) odpadů. Výzkumná aktivita č. 2 se zaměřuje na Textilní vlákenné útvary se speciálními efekty. Jedná se například o kombinované nehořlavé úpravy s využitím odpadních surovin (třeba popílek). Cílem je vývoj systémů zajištujících snížení hořlavosti textilií, které budou poskytovat dlouhodobé efekty: samozhášení, snižování rychlosti hoření, nízká produkce kouře, uvolňování nehořlavých a netoxických plynů apod. Specifickou oblast výzkumu představují textilie s povrchovou funkcionalizací omezující absorpci a emisi elektromagnetického záření, jež budou využity pro konstrukci speciálních produktů se zvýšenou termoizolační schopností, bariér proti parazitnímu elektromagnetickému záření a textilií stínících proti radarům. Významným cílem výzkumu je vývoj produktů s vysokou přidanou hodnotou využívající nanočástic, konkrétně nových nanočásticových systémů pro multifunkčních bariérové textilní struktury ve formě povrchových nánosů, které nebudou snižovat kvalitu životního prostředí, budou netoxické a neovlivní komfort výrobků.
Struktury a konstrukce vlákenných útvarů pro technické aplikace
Výzkumný cíl Struktury a konstrukce vlákenných útvarů pro technické aplikace zahrnuje tři výzkumné aktivity: Výzkumná aktivita č. 1 řeší Vysocefunkční 2D a 3D tkané a pletené struktury. Cílem je projektování výrobků s vysokou přidanou hodnotou, modifikace a rozvoj technologií pro zpracování nových struktur, nová transportní média v textilu, interdisciplinární použití textilií, použití optických vláken a materiálů s tvarovou pamětí pro technické výrobky, vývoj v oblasti textilních čidel a čidel vhodných pro použití v textiliích a sofistikované metody projektování výrobků. Konkrétní činnosti vedoucí k naplnění výzkumné aktivity jsou rozděleny do celků zaměřených na vývoj 2D a 3D textilních struktur kompozitních výztuží, vytvořených v závislosti na uspořádání vzorových prvků v ploše tkaniny, materiálovém složení a finalizaci tkaniny z hlediska požadovaného komfortu technických textilií, konstrukci a technologické řešení nosičů biomasy pro čištění odpadních vod, přičemž pro 3D konstrukční struktury nosiče biomasy pro čištění odpadních vod jsou využívány mikro- a nanomateriály. Probíhá výzkum textilních struktur s řízeným rozvodem vlhkosti ve 2D a 3D textiliích a hodnocení navržených konstrukcí textilií. Výzkumná aktivita č. 2 řeší Kombinované netkané vlákenné struktury pro speciální funkce. Cílem je vývoj nových a modifikovaných netkaných materiálů (včetně příměsí nanovláken) především pro oblast hygieny, zdravotnictví a průmyslové aplikace, hodnocení morfologie segmentů struktury netkaných a nanovlákenných materiálů metodami kvantitativní mikroskopie a stereologie, kombinace netkaných textilií a nanovlákenných struktur formou laminace — vývoj kompozitních materiálů pro specifické účely. Konkrétní činnosti vedoucí k naplnění výzkumné aktivity jsou rozděleny do celků zaměřených na vývoj vlákenných struktur kombinujících mikrovlákna a submikronová vlákna zejména pro filtrační materiály a průmyslové sorbenty, konstrukce akvizičních a sorpčních vrstev pro hygienické aplikace, výzkum a vývoj netkaných textilií Rotis a Struto se sníženou hořlavostí. Výzkumná aktivita č. 3 cílí na Smart materiály a uplatnění v kvalitě vnitřního prostředí. Cílem navržených výzkumných prací je komplexní teoretický výzkum transportních procesů, zejména teploty a vlhkosti v systému člověk / textilní sendvičová (kompozitní) struktura a struktura / okolní prostředí. Výzkum fyziologického komfortu tkanin i ve vazbě na prostředí a teoretické objasnění transportu tepla a vlhkosti v sendvičových strukturách, hodnocení smart textilií a modelování vlastností vlákenných materiálů směřuje k aplikacím pro navrhování sofistikovaných autosedaček a profesních oděvů pro vojsko, policii, záchranáře apod. Součástí výzkumu v této aktivitě je i vývoj a výroba materiálů (na bázi porézních, vláknových a pevných forem materiálů) se schopností pohlcovat určité plyny (například CO2 a formaldehyd) či pachy. /Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci/
