Středa 28. února 2024
ikona hodiny27. 11. 2021 07:00

Vědci zkoumají uplatnění vodivých inkoustů

Vytiskneme monitor na tiskárně a složíme ho do kapsy?

Potřebujete nakoupit, ale nechce se vám obcházet obchody? V aplikaci zjistíte, kde mají vše, co potřebujete. Mezi regály projdete tou nejrychlejší cestou, takže v obchodě strávíte minimum času. Zatím je to budoucnost, ale možná ne tak vzdálená. Technicky to bude možné díky velkoplošným senzorům, které budou přesně sledovat stav skladových zásob.

Daniel Mrázek autor

Foto: Shutterstock.com Otevírá se cesta k futuristickým monitorům? Foto: Shutterstock.com

S jakým úskalím se musí vypořádat chytré oblečení napěchované senzory a jak se hledají ty nejlepší vlastnosti materiálů, představí naše zvuková reportáž.

Za vznik takových senzorů budeme vděčit vodivým inkoustům. A pokud popustíme uzdu fantazii, můžeme si představit i ultratenké počítačové monitory vytištěné na klasické tiskárně, které už teď používáme v domácnosti i v kanceláři. „Budou tak tenké, že je složíme jako kapesník a dáme do kapsy. To je budoucnost,“ věří vedoucí Oddělení vodivých polymerů na Ústavu makromolekulární chemie Akademie věd Patrycja Bober.

Pravda, její kolega z Fakulty chemicko-technologické Univerzity Pardubice Tomáš Syrový, s jehož týmem chemici z ÚMCH AV ČR dlouhodobě spolupracují, je v takových výhledech poněkud opatrnější: „Že bychom v dohledné době viděli obrazovky, které budou plně tištěné, tím si úplně nejsem jist. Jsme sice už dnes schopní tisknout maticové displeje s rozlišením desítky až stovky mikrometrů, ale výtěžnost a dlouhodobá stabilita zatím nedokáže konkurovat běžným elektrotechnickým průmyslovým postupům.“

Jednoduše detekuje nebezpečné plyny

„Vodivé inkousty jsou speciální typ polymerů, které dokážou přenášet elektrický proud. Tím pádem se chovají podobně jako kovy, které dokážou za určitých situací nahradit,“ vysvětluje Patrycja Bober. Jsem s ní přímo v laboratoři a ukazuje mi drobné lahvičky s barevnými tekutinami. „Tato zelená tekutina je polyanilin. A teď vám předvedu, jak jednoduše dokáže svou barvu změnit,“ upoutává mou pozornost vědkyně. Pozoruji, jak do rukou bere lahev se čpavkem, který přimíchá k zelenému polyanilinu. Ten rázem zmodrá.

Zajímavý chemický pokus má zásadní praktické uplatnění. Pokud má polyanilin zelenou barvu, je vodivý a může sloužit jako kovový elektrický drát. Pokud ale zmodrá, z vodiče se rázem stane izolant. To se může využít například při detekci úniku nebezpečných plynů, třeba v továrnách. Polyanilin se totiž využije k výrobě speciálního senzoru, který se jednoduše vytiskne. Náplní v tiskárně je právě ten polyanilin, papír pak nahradí tenká fólie. „Z pár mililitrů vodivého inkoustu tak vyrobíme pár kilometrů takového filmu,“ ukazuje mi Bober malý zelený štítek. Ten se může stát základem senzoru. Při detekci například čpavku zmodrá. „V tu chvíli už víme, že je něco špatně,“ říká Bober. Protože ale pásek zároveň změní své vodivé vlastnosti, může díky elektronice vydat i další výstrahu.

Foto: Daniel Mrázek Patrycja Bober v laboratoři Foto: Daniel Mrázek

Tenké baterie, které nebouchnou

Vodivé inkousty mají také antistatické nebo antikorozní vlastnosti. Dají se používat i jako elektrochromní materiál, což je teď docela moderní. Takové materiály se používají například při vývoji chytrých oken. Díky vodivým inkoustům můžeme vyrábět i tištěnou elektroniku, třeba tranzistory, elektrody do solárních článků nebo baterií, a také displeje k televizím, počítačům, mobilním telefonům,“ vyjmenovává Bober.

Výhodu vodivých inkoustů oproti současným materiálům Bober vidí zejména v jejich nízké environmentální zátěži. „Kovy jednou dojdou. Musíme je tedy nahradit něčím, co má buď stejné vlastnosti, nebo dokonce lepší,“ říká. A velmi praktickou výhodu zmiňuje u baterií: „U baterií je ten problém, že obsahují tekuté elektrolyty, které jsou nebezpečné a občas explodují. V tištěných bateriích žádný roztok není, takže by měly být bezpečné.“ Takové baterie navíc budou velice tenké, jen jako jemná fólie.

Levné, i když jsou drahé

Značná výhoda výrobků s vodivými inkousty je také jejich cena. A to i v případě, že se na první pohled může jednat o surovinu enormně drahou, jak vysvětluje Tomáš Syrový: „Čtyři mililitry inkoustu na bázi platiny stojí 120 tisíc korun. To je šílená částka. V sítotisku takové množství sotva rozmažete po sítu. Jenže to, co vytisknete na nějaký malý senzorek, je extrémně malé množství. Takže z těch čtyř mililitrů inkoustu dokážete udělat tisíce senzorů. V tu chvíli ta ekonomika už není tak hrozná. Vytvoříte totiž senzor, který bude stát 20 až 30 korun, ale běžnými elektrotechnickými postupy byste získali senzor, který bude stát stovky korun.“

Podle Syrového se s některými tištěnými bateriemi můžeme setkat už dnes. Vodivé inkousty mají své uplatnění i v chytrých textiliích, které například dokážou přivolat pomoc v lavinách. Sám Syrový stál za vznikem chytrých inkontinenčních plen. Využití najdou v hromadných zdravotnických zařízeních. Senzor v pleně upozorní zdravotnický personál, že je třeba plenu vyměnit. Ocení to všichni zúčastnění. Zdravotníci hned vědí, který z pacientů potřebuje pomoct, a pacient sám je ušetřen nepříjemných prohlídek. Náklady na senzory do plen jsou přitom minimální, takže cenu jednotlivých plen přidaný senzor nijak neovlivní. A díky tomu, že se ve skutečnosti jedná o potisk, senzory ani nijak nevadí pacientům.

Blízkou budoucnost uplatnění vodivých inkoustů Tomáš Syrový vidí ve velkoplošných senzorech, například ve skladech. A třeba se díky nim usnadní i nakupování. Jak jsme uvedli v úvodu, díky senzorům v regálech můžeme mít rychlý přehled o dostupnosti požadovaného zboží.

 

Více informací o vodivých inkoustech se dozvíte v naší zvukové reportáži.

Články autora Daniel Mrázek

Nejnovější články

Cestovní ruch
The Artisan zve na Restaurant Week

„Máme radost, že se můžeme i letos zapojit...

Festivalové menu The Artisan odstartuje čerstvým jeseterem z oblíbené...

Vegetariánská varianta nabídne pokrmy plné zeleniny, včetně předkrmu...

Analýzy
S diskriminací nebo šikanou se v práci setkalo 30 % Čechů

Právní úprava whistleblowingu vešla v platnost na začátku...

Opakovaně se s diskriminací nebo šikanou setkalo v...

Výsledky Barometru totiž ukazují, že diskriminace se podle...

Dobře nastavený systém může firmu nebo organizaci přivést...

Cestovní ruch
Jednodušší cestování za poznáváním Střední Asie

Ředitel Leteckého obchodu Letiště Praha Jaroslav Filip potvrdil,...

Společnost Qanot Sharq Airlines, založená v roce 1998,...

Nejnovější Aktuality

Aktuality
Eviden ocení nejlepší počiny mladých vědců

„Na Cenu Josepha Fouriera se vždy velmi těšíme....

Své studenty mohou do soutěže přihlásit všechny výzkumné...

„Ačkoliv by někdo mohl říci, že ocenění se...

Aktuality
Moravskoslezský kraj tahounem v zelených a chytrých řešeních

Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava (VŠB-TUO)...

Čtyři vzájemně propojené živé laboratoře mají za cíl...

Důležitou součástí bude sledování změn v regionu optikou...

„Vzdělání, podnikání, inovace a spolupráce státní správy se...

Aktuality
Wienerberger obnovuje výrobu v závodech

Od ledna společnost postupně spouští závody v Hranicích,...

Wienerberger také investuje do aktivit spojených s udržitelným...

Rok 2024 bude pro stavební trh rokem očekávání...