Už v historické epoše doby kamenné, bronzové a železné pomáhal vývoj materiálů posouvat hranice lidské činnosti a jejích výsledků. V 21. století posouvají požadavky průmyslových odvětví, jako jsou letecký nebo automobilový průmysl, hranice materiálových vlastností ke stále extrémnějším hodnotám.
Je už lidskou přirozeností očekávat to, co bychom si přáli, aby bylo možné. Ukázkovým příkladem toho je automobilový průmysl. Když Ford vydal seznam požadavků na materiály pro budoucí vozidla, byly na něm i některé materiály s potenciálem chránit životy. Profesor Pim van der Jagt, výkonný technický vedoucí oddělení pro výzkum a moderní technická řešení skupiny Ford, zmiňuje položky, jako nový typ oceli, která by byla třikrát pevnější než současné oceli, pěnové plasty schopné při haváriích stabilizovat konstrukci nebo kompozitní materiály s nanoplnivy, která radikálně snižují hmotnost a současně zvyšují pevnost.
Také letecký průmysl hledí v moderní době do budoucnosti, směrem k odolnějším, lehčím a žáruvzdornějším materiálům, které by pomohly zredukovat emise, snížit náklady na palivo a umožnily by zvýšení rychlostí. Až doposud byly kompozity v leteckém průmyslu relativně málo využívanými materiály. Podle Dr. Eleanor Mersonové, specialistky na výzkum kompozitních materiálů: „Před třiceti lety se využití kompozitů při výrobě letadla pohybovalo od 5 do 6 %, v současné době jsou dopravní letadla, jako např. Dreamliner, vyrobena přibližně z 50 % z kompozitních materiálů.“
Přestože jejich hmotnost je v porovnání s ocelí pouze pětinová, jsou kompozity s uhlíkovými vlákny pevnější. Například Dreamliner využívá kompozity s uhlíkovými vlákny ve svých křídlech, ocasních plochách, dveřích, trupu a vybavení interiéru, což přináší výrazné snížení hmotnosti letounu. Pokud jde o letadla, každý kilogram se počítá. Odborníci odhadují, že snížení hmotnosti dopravního letadla o 1 kg může přinést snížení nákladů na jeho provoz o zhruba 2 000 až 3 000 eur ročně.
LAMBORGHINI PLNÉ KOMPOZITŮ
Kompozitní materiály se čím dál více využívají pro automobily, lopatky větrných turbín a mnoho dalších produktů. Například elektrické BMW i3 je vyrobeno převážně z kompozitních materiálů. BMW tvrdí, že snížená hmotnost pomáhá tomuto vozidlu dosáhnout dojezdu až 160 km na jedno nabití. Divoce vypadající Lamborghini Veneno Roadster je doslova nabité kompozitními díly snižujícími jeho hmotnost, což mu umožňuje zrychlení z 0 na 100 km/h za 2,9 s. Výroba kompozitů je nyní levnější a zabývá se jí více a více firem, ale výroba špičkových kompozitů stále vyžaduje vysoké teploty, extrémně čisté prostředí a výrobní procesy jsou náročné na pracovní sílu. A ještě větší výzvou je obrábění těchto ušlechtilých kompozitních materiálů.
„Obrábění, a především vrtání kompozitních materiálů představuje velkou výzvu,“ říká Merson, který se zabývá výzkumem kompozitů pro společnost Sandvik Coromant. „V jednom letadle jsou v nich desítky tisíc děr a tyto materiály jsou velice abrazivní – uhlíková vlákna způsobují velmi rychlé opotřebení vrtáků.“
Je pravděpodobné, že v budoucnu budou kompozity kromě toho vyztuženy také vlákny, která byla vyvinuta na úrovni nanostruktur. Rovněž se očekává, že vědci budou schopni vytvářet téměř dokonalá řešení na atomární úrovni. Odborníci z německé chemické společnosti Altana AG, říkají, že drobné uhlíkové nanotrubice lze vyrobit 400krát pevnější než ocel nebo hliník a 20krát pevnější než konvenční uhlíková vlákna.
(Celý článek si můžete přečíst v Technickém týdeníku č. 12, který vychází 16. 6. 2020)