Vlákno M5 (PIPD)
M5 je obchodní označení vlákna s chemickým složením poly{2,6-diimidazo[4,5-b:4’,5’-E]pyridinylen-1,4-(2,5-dihydroxy)fenylen}, zkráceně PIPD. Vlákno vyvinula nizozemská firma Akzo Nobel v posledních letech 20. století. [1]
Výroba[editovat | editovat zdroj]
Výchozí surovinou k výrobě vlákna je polymer s mnohonásobně opakovanými cykly z uhlíku, kyslíku, dusíku a vodíku v molekulárním řetězci (viz nákres vpravo). Kondenzační polymerizaci (s přidáním kyselin) se po schlazení ze sloučeniny vytváří poddajná tmavošedá hmota. Ta se vytlačováním s následujícím průchodem tryskou zvlákňuje na sotva viditelný světle modrý filament. Vlákna se potom perou, zahřívají a dlouží. Dloužením se silně ovlivňuje krystalická struktura, čímž materiál získává část svých jedinečných vlastností.
Zvlákňování PIPD se až dosud provádělo jen pokusně, v roce 2009 se mělo začít s průmyslovou výrobou.[1] Údaje o výkonnosti výrobního zařízení, o parametrech příze nebo stříže a o konkrétních možnostech jejich zpracování nebyly dosud (2009) publikovány. Nyní vlákno vyrábí Magellan Systems International a DuPont Advanced Fiber Systems. V roce 2016 zůstává rozsah použití vláken PIPD na nízké úrovni. Jako důvod se uvádí jejich neúměrně vysoká cena a nedostatečný výzkum aplikačních možností.[2] V roce 2019 obnášel celosvětový výnos z prodeje M5 vláken hrubým odhadem 600 milionů USD (cca 5 % ze všech vysoce výkonných vláken).[3]
Vlastnosti vláken[editovat | editovat zdroj]
[1] M5 patří ke skupině speciálních vláken tzv. high performance fibers. U M5 se vývoj zaměřuje především na dosažení vysoké pevností. V následující tabulce jsou porovnány některé fyzikální vlastnosti PIPD s vlákny, která v tomto směru dosud zaznamenala špičkové výsledky:
| Vlákno | Obchodní značka |
Specif. hmotnost |
Tažná pevnost |
Modul pružnosti |
| jednostěnné nanotrubičky |
(laboratorně) | 2,27 | <100 | <3000([4]) |
| uhlíkové vlákno | T1000G | 1,81 | 6,4 | 227 |
| para-aramid | Kevlar 49 | 1,44 | 3,6 | 110 |
| UHMW (polyethylen) | Spectra | 0,97 | 3,0 | 192 |
| PBO (polybenzazol) | Zylon | 1,56 | 5,8 | 169 |
| PIPD z roku 2002 | M5 | 1,7 | 5,7 | 271 |
| PIPD ve vývoji | M5 | 1,7 | 9,5 | 450 |
Hodnoty nanovláken jsou měřeny laboratorně. Jejich praktické využití se uskuteční pravděpodobně až za více než 10 let.
Vlákno M5 je ohnivzdorné, méně křehké než např. výrobky z uhlíku, má mít vysokou balistickou odolnost, dá se snadno klížit (v kompozitech) a je odolné proti kyselinám a povětrnostním vlivům.
Použití[editovat | editovat zdroj]
- Příze z PIPD se mají používat na výrobu ochranných oděvů, především jako osobní pancíře. Počítá se také s použitím ke zlepšení vlastností kompozitů na výrobu součástí dopravních a vojenských prostředků. [5]
- V projektu The Space Elevator (upoutání zemských satelitů a podobných přístrojů na několikakilometrovém laně) bylo na začátku 21. století lano z PIPD jedna z reálných alternativ [6]
Literatura[editovat | editovat zdroj]
- Chen: Advanced Fibrous Composite Materials, Woodhead Publishing 2016, ISBN 9781782424840
Reference[editovat | editovat zdroj]
- ↑ a b c High Performance M5 [online]. 23th Army Science Conference, 2002 [cit. 2018-04-16]. Dostupné online. (anglicky)
- ↑ Bhat: Structure and Properties of High-Performance Fibers, Woodhead Publishing 2017, ISBN 978-0-08-100550-7, str. 163
- ↑ Market Research Report [online]. kbv research, 2020 [cit. 2023-11-03]. Dostupné online.
- ↑ Single-walled carbon nanotubes [online]. Tuball, 2021-05-13 [cit. 2023-11-02]. Dostupné online. (anglicky)
- ↑ M5 Fiber for Ballistic Protection [online]. Body Armor News, 2005-04-20 [cit. 2018-04-16]. Dostupné online. (anglicky)
- ↑ Lunar Space Elevators [online]. ResearchGate, 2005-05-27 [cit. 2018-04-16]. Dostupné online. (anglicky)