Zařízení je společným projektem řešeným v rámci doktorských prací Jany Bajákové z katedry netkaných textilií a nanovlákenných materiálů fakulty textilní (KNT FT) a Lukáše Stanislava z katedry aplikované kybernetiky fakulty strojní (KKY FS). Vlastní stavba mikromanipulátoru byla finančně hrazena z projektu CxI TUL.
„Dosavadní metoda výroby nanovláken se v Liberci omezovala na elektrostatické zvlákňování, jehož princip byl patentován naší univerzitou.* Nová metoda tzv. dloužení nabízí zcela nový pohled na produkci, možnosti a využití technologie zvlákňování. Elektrostatickým zvlákňováním je možné tvořit neorientovanou nanovlákennou vrstvu, zatímco technologií dloužení lze získat jednotlivá vlákna požadované délky, průměru, orientace a požadovaných povrchových vlastností“, uvedl Jiří Chaloupek z KNT FT.
Zařízení na výrobu jednotlivých nanovláken je atraktivní už tím, že lze sledovat vznik vláken hodně zblízka. „Princip výroby spočívá v mechanickém tažení vhodného polymerního roztoku takovou rychlostí, která zajistí přeměnu viskózního polymeru v pevné vlákno v důsledku vypařování rozpouštědla. Při této technologii se nevyužívá zdroj vysokého napětí, jako je tomu u klasického elektrostatického zvlákňování, kdy vzniká vrstva z chaoticky uspořádaných nanovláken. Z takto vyrobené vrstvy však již jednotlivá nanovlákna nelze oddělit bez jejich poškození. Oproti tomu mikromanipulátor vyrábí jednotlivá nanovlákna, která lze přesně uložit na předem definované místo. Tím lze docílit i vznik paralelně uspořádaných nanovláken, se kterými lze dále manipulovat. Samotná aplikace vláken vychází z vlastností použitého polymeru,“ vysvětlila princip Jana Bajáková.
„Význam mikromanipulátoru tkví v jeho schopnosti opakovat kvality velmi malých pohybů. Teoreticky tak lze za ideálních podmínek polohovat s přesností desetin mikrometru a velmi dobrou rovnoměrností pohybu při malých rychlostech. Nově naopak u některých materiálů objevujeme význam vysokých rychlostí, na úkor přesnosti polohování, vliv konkrétních vlastností okolního prostředí procesu a techniku tažení samotnou. Technika tažení je přitom velmi ovlivňována faktem, že je proces více a více automatizovaný a vývoj dodatečných modulů toho více a více umožňuje,“ doplnil Lukáš Stanislav.
Mikromanipulátor bude využit na pracovišti KNT zejména pro výrobu biologických sond pro další výzkum, otevírá se ale i možnosti využití např. v nano-optice a nano-elektronice. „Vlákna z opticky vodivých polymerů jsou například využitelná v komunikaci na úrovni mikročipů. Dnes už není daleko doba, kdy se z elektronických mikročipů přejde na optoelektroniku a naše technologie je k tomu hodně blízko,“ myslí si Lukáš Stanislav.
„Ve spolupráci obou kateder vidím velký potenciál. Na základě poznatků s prototypem mikromanipulátoru se již začíná teoreticky řešit prototyp s odlišnými vlastnostmi. Pomyslná vývojová spirála tak vstupuje do další úrovně“, zakončil Michal Moučka, vedoucí katedry KKY FS.
* O. Jirsak, F. Sanetrnik, D. Lukas, V. Kotek, L. Martinova, and J. Chaloupek, A method of nanofibres production from a polymer solution using electrostatic spinning and a device for carrying out the method, U.S. Patent No. WO2005024101, 2005.
