Téměř 90 % domácností ušetří na energiích
Pohled z praxe
24. 4. 2024 14:23
Domácnosti, kteří pořizují fotovoltaiku nebo tepelné čerpadlo, v drtivé většině případů opravdu uspoří a dočkají se výrazného snížení spotřeby. Vyplynulo to...
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.
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.
