Zobrazení zdroje stránky Aerogelové textilní vlákno

[[File:Aerogel hand.jpg| thumb| Aerogelový monolitní blok (z 90. let 20. století)]]
'''Aerogelové textilní vlákno''' je výrobek ze syntetického materiálu s vysokou porozitou a mnoha vynikajícími fyzikálními vlastnostmi.<ref name="Aer">{{Citace elektronické monografie
| titul = A review on multifunctional aerogel fibers
| url  =  http://sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2468519421003165
|datum vydání = 2022-03-31
| datum přístupu = 2023-08-09
| vydavatel = Science Direct 
| jazyk = anglicky
}}</ref>
== Z historie aerogelu ==
Americký chemik ''Kistler'' zveřejnil v roce 1931 svůj vynález [[aerogel]]u, což byl v principu [[gel]] bez kapaliny, ale se zachovanou porézní strukturou. S průmyslovou výrobou na bázi Kistlerova vynálezu přišla jako první firma [[Monsanto]] (''monolitní bloky'' a prášek z [[křemičitany|křemičitanů]]). Monsanto však v 70. letech po 30 letech výrobu aerogelu zastavilo, protože byla příliš nebezpečná a drahá.<ref>{{Citace elektronické monografie
| titul = How Aerogels Work
| url  =  http://science.howstuffworks.com/aerogel.htm
|datum vydání = 2023
| datum přístupu = 2023-08-09
| vydavatel = How Stuff Works
| jazyk = anglicky
}}</ref> Od 80. let vyrábí několik firem granuláty a monolitní bloky z organosilikátů, od konce 90. let se vyrábějí aerogelové [[vláknové kompozity]], asi od poloviny 2. dekády 21. století jsou na trhu textilie povrstvené aerogelem a kompozity s aerogelovými vlákny.<ref>{{Citace elektronické monografie 
| titul = Multiple assembly strategies for silica aerogel-fiber combinations
| url  =  http://sciencedirect.com/science/article/pii/S0264127522008504
|datum vydání = 2022-11-30
| datum přístupu = 2023-08-09
| vydavatel = Science Direct 
| jazyk =anglicky 
}}</ref>

V roce 2022 se odhadoval celosvětový výnos z prodeje aerogelových produktů na 1,3 miliardy USD, údaje o podílu textilních vláken na této částce nejsou publikovány. Vice než polovina aerogelů je z křemičitanů, asi 40 % z polymerů a uhlíku. Více než polovina byla použita na rohože z největší části pro izolace naftovodů a plynovodů. Hodnotu aerogelových produktů ukazuje např. cenová relace: aerogelová houba o rozměrech 2,5 x 2,5 x 1 cm vyrobená z [[oxid křemičitý| oxidu křemičitého (SiO<sub>2</sub>)]] stojí až 50 USD, zatímco extrudovaná polystyrenová pěna stejné velikosti stojí kolem 7 USD.<ref >{{Citace elektronické monografie
| titul = Aerogel Market 
| url  =  http://alliedmarketresearch.com/aerogel-market
|datum vydání = 2023-04-30
| datum přístupu = 2023-08-09
| vydavatel = Allied Market Research 
| jazyk =anglicky 
}}</ref> Většina aerogelových výrobků jsou trojrozměrné bloky, granuláty a fólie. Některé negativní vlastnosti těchto druhů (nízká pevnost v tahu a roztažnost, křehkost) se dají zlepšit aerogelem ve formě vláken. Laboratorní pokusy s výrobou aerogelových vláken začaly  teprve ve 2. dekádě 21. století.<ref name="Aer"/> 

V roce 2022 nebyl známý žádný výrobek z aerogelových vláken, který by se mohl prosadit na trhu. Do budoucna se však počítá se snížením výrobních nákladů a s tím, že zákazníci z oboru  medicínské techniky a astronautiky pak budou ochotni koupit tyto poměrně drahé produkty.<ref>Veit: Fibers, Springer Nature 2022, ISBN 978-3-031-15309-9, str. 605-608 </ref>
== Výroba aerogelových vláken ==
Postup výroby závisí na chemickém složení a požadovaném využití vláken. Nejčastěji se postupuje sol-gelovou syntézou. Připraví se vhodný prekurzor, který se převede na gel a vhodnou metodou se [[Zvlákňování|zvlákní]]. Získané vlákno se skládá z [[gel]]u, tzn. pevné fáze, která obsahuje velké množství rozpouštědla. Rozpuštědlo je nutné z gelu odstranit tak, aby nedošlo k narušení 3D struktury gelu. Zpravidla se využívá postupná náhrada rozpouštědla za [[Oxid uhličitý|oxid uhličitý]], ten je poté možno odstranit [[superkritické sušení|superkritickým sušením]]. Tím se zabrání zhroucení struktury gelu působením kapilárních sil, a vlákno si uchová porézní strukturu, vysoký měrný povrch a nízkou hustotu.<ref name="Ris">{{Citace elektronické monografie
| titul = The Rising Aerogel Fibers: Status, Challenges, and Opportunities
| url = http://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202205762
| vydavatel = Wiley Online Library
| datum vydání = 2023-01-19o
| datum přístupu = 2023-08-09
| jazyk = anglicky
}}</ref> Čínští výzkumníci oznámili v prosinci 2023, že vyvinuli aerogelové vlákno s polururetanovým pláštěm s vynikajícími termoizolačními vlastnostmi. Výroba je však dosud asi desetkrát pomalejší než např. konvenční [[mokré zvlákňování]].<ref>{{Citace elektronické monografie
 | titul = Forschende entwickeln extrem isolierende Stofffaser
 | url = http://spiegel.de/wissenschaft/technik/kaelteschutz-thermofasern-ahmen-eisbaerenfell-nach-a-7993fa76-fd06-43ad-aed0-76601532ca91
 | datum vydání = 2023-12-28
 | datum přístupu = 2023-12-28
 | vydavatel = Spiegel
 | jazyk = německy
}}</ref>

Vhodným materiálem pro přípravu aerogelových vláken může být [[Grafenoxid|grafenoxid]], [[oxid titaničitý]], [[celulóza]], [[Oxid křemičitý|silika]], [[polyimidy]], [[polyvinylalkohol]] nebo [[kevlar]].

== Vlastnosti a použití ==
Vlastnosti vláken jsou z velké části závislé na použití vhodného druhu z uvedených materiálů a výrobních technologií. 
 
Vlákna jsou vhodná pro výrobu příze a všech druhů plošných textilií. Aerogelové vlákno může mít: ⌀ pórů 2-50 nm, poréznost až 99 %, měrný povrch až 1000 m²/g, tepelnou vodivost 0,015 Wm<sup>−1</sup>K<sup>−1</sup>,tažnou pevnost 30 MPa, snášet teploty od -200 do +600°C, absorpční kapacita dosahuje až 263 mg.g<sup>−1</sup>, možná je proměnlivá průhlednost a matnost výrobku, [[hořlavost textilií|LOI]] až 46.<ref name="Ris"/>

Jako možné použití se uvádějí: tepelné izolace, požární ochrana, přenosné nástroje a funkční textilie.

Uvedené vlastnosti vláken a možnosti použití se vztahují na výsledky laboratorních pokusů. Průmyslově vyráběná aerogelová vlákna nebyla do roku 2022 známá. Kapacita evropské výrobní průmyslové jednotky by měla (podle plánu z roku 2022) dosáhnout asi 2000 litrů aerogelu za rok.<ref >{{Citace elektronické monografie
| titul = Scale-up of aerogel manufacturing plant
| url = http://tore.tuhh.de/entities/publication/526e141a-6d86-4f02-9ff1-d4440226ef14
| datum vydání = 2022-09-29
| datum přístupu = 2023-08-09
| vydavatel = TUHH
| jazyk = anglicky
}}</ref>

== Aerogelové [[vláknové kompozity|kompozity zpevněné textilními vlákny]] ==
jsou známé od posledních let 20. století. Pro zpevnění se používají nejčastěji [[skleněná textilní vlákna|skleněná vlákna]] ve formě [[stříž]]e nebo jako [[filament (textilnictví)|filament]]. S příměsí vláken se získává především vyšší tažná pevnost (na úkor zvýšení specifické hmotnosti). 

Kompozity vznikají tak, že se vlákna přidávají do výchozího sol-gelu, aerogel vstřikuje do [[plošné textilie]], textilie se povrstvuje aerogelem nebo jako plošný útvar z vrstev textilií, aerogelu a příp. jiných materiálů, aerogel jako matrice.

Z kompozitů se vyrábějí skoro výlučně rohože s možným použitím na termální a akustické izolace, ochranné oděvy a mnoho jiných druhů, které jsou prodejné za cca desítinásobnou cenu (až 5000 USD/m<sup>3</sup>) oproti konvenčním výrobkům.<ref >{{Citace elektronické monografie 
| titul = Silica aerogel composites
| url  =  http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/ta/c9ta04811a
|datum vydání = 2019
| datum přístupu = 2023-08-14
| vydavatel = Journal of Materials Chemistry
| jazyk =anglicky 
}}</ref><ref >{{Citace elektronické monografie 
| titul = Multiple assembly strategies for silica aerogel-fiber combinations
| url  =  http://sciencedirect.com/science/article/pii/S0264127522008504
|datum vydání = 2022-11-30
| datum přístupu = 2023-08-14
| vydavatel = Science Direct 
| jazyk =anglicky 
}}</ref> <ref >{{Citace elektronické monografie
| titul =  Silica aerogel infused hierarchical glass fiber polymer composites
| url  = http://sciencedirect.com/science/article/pii/S2452213923000396
|datum vydání = 2023-04-30
| datum přístupu = 2023-09-07
| vydavatel = Science Direct 
| jazyk = anglicky 
}}</ref>

== Odkazy ==

=== Reference ===
<references />

=== Související články ===

* [[Aerogel]]
* [[Pórovitost]]
* [[Zvlákňování]]

[[Kategorie:Umělá textilní vlákna]]