Jsou to už roky, co první nanotechnologie vstoupily do našeho života. Nutno přiznat, že se tu rychle zabydlely. Není divu, jejich využití je velmi variabilní. Lze je uplatnit ve všech odvětvích – od medicíny, přes textilní průmysl, enviromentální aplikace, elektroniku až po energetiku. A tak se přímo nabízí, aby rychle ovládly všechna odvětví, kde se využije jejich výhod. Došlo tak i na stavebnictví, kde mají nanotechnologie potenciál změnit obor od základu.
Nové vlastnosti i nové typy (super)materiálů
Z hlediska materiálů došlo lidstvo do úrovně nanoměřítka, tedy na úroveň základních stavebních jednotek hmoty, molekul a atomů. A právě tady je možné tvořit úplně nové vlastnosti i typy materiálů. Dovedete si jistě představit, co to do budoucna znamená. Získáním kontroly nad hmotou v nanoměřítku totiž vstupují do hry jiné fyzikální zákony než ty, které ovládají viditelný svět. Pojďme se na to podívat zblízka.
Češi jako průkopníci nanotechnologií
Co jsou nanotechnologie víme už dlouho. Jejich komerční využití se ovšem datuje až na začátku 21. století. Mezníkem přitom byl rok 2004. Tehdy byl oficiálně objeven grafen, první z řady 2D materiálů se supervlastnostmi. Shodou okolností byl ve stejném roce u nás v ČR patentovaný stroj na průmyslovou výrobu nanovlákna “Nanospider”. Pro nadšence bez znalostí terminologie – průmyslová výroba v tomto ohledu znamenala v reálu fakt, že nanovlákno opouští oficiálně laboratoře a vydává se do terénu. Česká republika se tak stala jedním ze světových inkubátorů aplikací nanotechnologií.
Grafen jako základní stavební materiál
Zmínili jsme grafen. Ne náhodně. Má velký potenciál stát se základním stavebním materiálem, který s jistotou změní nejen náš úhel pohledu na obor stavebnictví, ale i způsob, jakým stavíme a konstruujeme. Asi nemá význam zmiňovat jeho chemické složení. Zajímavé jsou především jeho vlastnosti. Grafen je mnohem pevnější než ocel nebo karbonové vlákno, je ultralehký, ultratenký, průhledný, supervodivý a recyklovatelný. Jeho tloušťka je pouhá jedna molekula, odtud se vzalo jeho označení 2D. V současnosti se už vyrábí mnoha způsoby a další se objevují a aplikují v praxi.
Beton a nanotrubičky
Modifikace cementové matrice nanočásticemi zlepšuje vlastnosti betonu a vede k vytvoření lepší struktury, která je méně pórovitá a celkově pevnější. Díky přimíchání uhlíkových nanovláken (CNF) do betonu se zlepší odolnost vůči průniku vody a také mechanické vlastnosti jako např. pružnost v tahu, prodlužuje se i životnost. Vedle uhlíkových nanovláken jsou perspektivní i uhlíkové nanotrubičky, nanosilika, nanovápenec nebo nanojíly. Zvyšují jeho odolnost proti vzniku mikrotrhlin. V blízké budoucnosti tak můžeme očekávat, že železobeton nahradí nanobeton. Překážkou už je pouze vyšší pořizovací cena, ale to se může brzy změnit.
Samočistící beton a další supermateriály
Přijde vám sousloví materiály se superschopnostmi jako přehnané? Nám vůbec ne. A hned také vysvětlíme proč. Uvedeme jen pár příkladů za všechny, se kterými se už běžně pracuje. Jedním z nich je samočistící beton. Přišla s ním italská firma Italcementi, která si patentovala unikátní technologii TX Active. Díky vylepšení betonu o nanotechnologie vznikl prakticky bezúdržbový materiál. Zjednodušeně řečeno využívá tato technologie fotovoltaické vlastnosti nanokrystalků dioxidu titanu v cementu. V praxi to znamená, že beton z takového cementu v přítomnosti UV záření rozkládá všechny organické molekuly, které se přiblíží k jeho povrchu. Výsledkem je to, že beton má samočistící a dezinfekční schopnosti.
Nátěry pro alergiky
A můžeme jít ještě dál. Stejný princip, ale mnohem účinnější využívají české fotovoltaické nátěry FN NANO. Dají se použít kamkoli v interiéru – na strop i stěny. Významně ulehčí spánek alergikům i lidem s oslabenou imunitou. Odstraní totiž ze vzduchu všechny patogeny včetně alergenů. Další variantou jsou externí nátěry, díky nimž se vaše fasáda sama čistí, ale také čistí i vzduch ve svém okolí.
(Super)novinky, které už fungují v praxi
Aerogel – izoluje lépe než sklo. Jestliže jím nahradíte standardní izolační materiály, sníží se spotřeba energie budovy na polovinu. Používá se i ve formě speciálních izolačních nátěrů, které snižují zahřívání povrchů.
Nanooptika – tvaruje světlo. Nanotechnologie přinášejí řešení v podobně tzv. nanostrukturace plochého povrchu. Vznikne povrch, který funguje jako plochá čočka, cílené lomy a interference umožňují přesné směrování paprsků a kuželů světla. Taková optimalizace umožní nejen zmenšit při zachování světelného výkonu zdroj, ale otevírá zcela nové možnosti v designu a konstrukci.
Nanocelulóza – pevná jako ocel. Nanokrystalycká celulóza patří mezi supermateriály nanotechnologů. Pevný materiál, který je díky své nanostruktuře pevný jako železo. Je možné z ní vyrobit ohebné displeje i lehké osobní brnění pro vojáky. Ve stavebnictví by se mohla stát novým ekologickým stavebním materiálem. Je průhledná, pevná a tenká, mohla by nahradit plasty a sklo. Její kompozity mají podobné vlastnosti jako ocel, nicméně jsou mnohem pevnější a lehčí, mohly by se stát jedním ze základních konstrukčních materiálů. Ve formě biopěny se pyšní vynikajícími izolačními vlastnosti. Jde tedy využít jako vysoce efektivní a lehký nový izolační materiál.
Nanosádrokartonové desky – nanosádrokartonové desky od firmy HELSKE slaví úspěchy i ve světě. Nanotechnologii se do desek podařilo zapracovat na Slovensku, a to unikátním způsobem, který si firma nechala patentovat hned pro 38 zemí světa. Je mezi nimi i Česko. Není to první počin. Následuje loňskou novinku – omítku Nano Coat home z Levoče. Ta od té doby stihla získat prestižní ocenění od španělských odborníků jako nejlepší produkt v kategorii alternativních technických a konstrukčních řešeních.
Soběstačný dům z nano materiálů – hudba blízké budoucnosti
A mohli bychom pokračovat dál a dál. Jedno je jisté, nanomateriály přinášejí do konzervativního oboru stavebnictví skutečnou technologickou revoluci. Jednou se tak dočkáme i domů, které budou vyrobené z těchto materiálů. Takový dům bude nejen energeticky nezávislý na svém okolí, ale zároveň se bude chovat šetrně k životnímu prostředí. Možná to nebude dlouho trvat.
