Nový materiál Porous Glass Plasticine – sklokeramická porézní pěna

Materiál Porous Glass Plasticine (PGP), který vzešel z katedry sklářských strojů a robotiky Fakulty strojní TUL, je možné použít na výrobu nosičů nanočástic ve filtračních zařízeních, designových stěn interiérů, které propouští jemné světlo a tlumí hluk, nebo třeba na výrobu parfémovaných šperků. Katedra už si podala patentovou přihlášku a bílou porézní skleněnou plastelínu se chystá už za pár dní představit světu na mezinárodním sklářském veletrhu Glasstec v Düsseldorfu.

„Sklokeramická porézní pěna má na rozdíl od podobného materiálu, kterým je pěnosklo, otevřené póry. Je tedy nasákavá, zároveň má výborné akustické tlumicí účinky, přitom je průsvitná a velmi snadno se tvaruje i opracovává běžnými nástroji, ale bez potíží z ní můžeme tisknout i na 3D tiskárně,“ říká Vlastimil Hotař, vedoucí katedry sklářských strojů a robotiky Fakulty strojní Technické univerzity v Liberci.

Nový materiál PGP by proto podle něj mohl najít uplatnění například v oblasti designu interiérů. „Umím si představit designovou a zároveň funkční předstěnu z tohoto materiálu. Vytvarovat ji můžeme do téměř libovolné podoby, utlumí hluk z rušného okolí, jsou do ní zakomponovaná svítidla, která ji částečně prosvěcují, a navíc bychom ji mohli osázet rostlinami, které by čerpaly vodu s živinami přímo z té stěny,“ uvádí jednu z možných aplikací nového materiálu docent Hotař.

Tvarovat v ruce nebo tisknout na 3D tiskárně

Sklokeramická pěna se vyrábí z klasických surovin stejně jako sklo. Její výroba není finančně náročnější než výroba skla. Směs se mísí a tvaruje při nízkých teplotách, poté se spéká (sintruje) za teploty okolo 1200–1400 °C.

Právě při sintrování vznikají plyny, které zachovávají porezitu výsledné směsi. Po sintrování vzniká porézní sněhově bílý výrobek. Póry mají velikost v řádech jednotek až desítek mikrometrů a kromě toho, že díky tomu materiál skvěle nasává kapaliny, je také lehoučký. Váží asi polovinu toho co klasické sklo. Tepelnou odolnost si však zachovává na stejné úrovni jako tepelně odolné sklo, je tedy použitelný beze změn struktury nebo vlastností minimálně do 800 °C a odolá i nejrůznějším chemickým vlivům, například kyselinám.

Během výrobního procesu také získá vlastnosti, které umožňují tvarování PGP z ruky, automatické tvarování nebo nanášení pomocí technologií 3D tisku, extruze nebo robocastingu.

„Četné volné póry ve sklokeramické pěně je možné zaplnit kromě roztoků vody také parfémem. Otvírá se tím zcela nová oblast ,voňavé bižuterieʻ. Intenzivní vůně se z ní šíří ještě dlouhé týdny po napuštění. Póry lze zaplnit také nanočásticemi a výsledek použít jako filtr do tepelně a chemicky odolných filtračních zařízení,“ říká Marie Stará, členka vývojového týmu katedry sklářských strojů a robotiky.

Světová premiéra v Düsseldorfu

Naši vědci dosahují slibných výsledků také při obarvení PGP a dále při kombinování nového porézního materiálu s recyklovaným sklem. Možností využití PGP v praxi se tím významně rozšiřují. Katedra už si podala patentovou přihlášku a chystá světovou premiéru své novinky – na mezinárodním sklářském veletrhu Glasstec, který se koná 20.–23. září 2022 v německém Düsseldorfu.

„Naším cílem je materiál veřejně představit a najít strategické partnery pro jeho konkrétní aplikace. Chceme se zaměřit minimálně na evropský trh. Sklářská výroba je úzký profil produkce a je nutné se orientovat globálně. Věřím, že Porous Glass Plasticine bude respektovanou inovací ve sklářském oboru a její aplikace budou známé po celém světě. Proto také na veletrhu v Německu uvedeme novinku s ambiciózním mottem We give glass another sense/Dáváme sklu další smysl,“ dodává docent Hotař.

Sklokeramická pěna je typickým příkladem mezioborové spolupráce na naší univerzitě. Na jejím vývoji se podílely také Oddělení nanochemie Ústavu pro nanomateriály, pokročilé technologie a inovace TUL a katedra chemie Fakulty přírodovědně-humanitní a pedagogické TUL. Designové návrhy a přípravu vzorků na veletrh připravili lidé z katedry designu Fakulty textilní TUL.