Přitahuje pozornost vědců a inženýrů po celém světě. Je neuvěřitelně lehký, mimořádně pevný a kromobyčejně pružný: aerografit – látka, kterou tvoří z 0,01 % uhlík a z 99,99 % vzduch. Je 75x lehčí než polystyren, 100x pevnější než ocel a elektrický proud vede lépe než měď. Možnosti jeho využití se rýsují například všude tam, kde je třeba co nejvíce snížit hmotnost, tedy u akumulátorů pro elektromobily, nebo u měřících přístrojů pro vesmírné satelity.
Aerografit je chemicky příbuzný s grafenem – látkou, na jejíž výzkum EU vyčlenila miliardy eur, z hlediska geometrické struktury se však velmi výrazně liší. „Aerografit je porézní, houbovitá, trojrozměrná struktura,“ popisuje nový materiál Karl Schulte, profesor na Technické univerzitě v Hamburgu-Harburgu (TUHH), jehož tým spolu s vědci z Univerzity v Kielu aerografit v roce 2012 vyvinul. Aerografit je tvořen drobnými trubičkami uhlíku o průměru několika nanometrů, přičemž v určitém místě mřížky čtyři trubičky vždy vyčnívají. Statisíce takovýchto struktur se spojují a vytvářejí materiál, který má fascinující fyzikální vlastnosti. Aerografit je mimořádně elastický, ale zároveň i velmi pevný, přestože jeho hustota činí pouhých 0,2 mg.cm-3, protože jej z převážné části tvoří vzduch. „Předmět z aerografitu lze stlačit až o 95 % objemu. Poté se sám znovu vrátí do původní velikosti,“ zmínil jednu z pozoruhodných vlastností materiálu profesor Rainer Adelung z Univerzity v Kielu. Jestliže jiné elastické materiály při deformaci měknou, u aerografitu je tomu naopak: opakovaným stlačováním se stává pevnější. Kromě toho má aerografit i velmi dobrou elektrickou vodivost.
Kombinace zajímavých mechanických, elektrických a optických vlastností činí z aerografitu materiál s velkým potenciálem: bylo by možné jej použít například k výrobě elektrod v bateriích, které jsou vystaveny vysoké chemické a mechanické zátěži. „Tím by se mohla zvýšit životnost a možná i kapacita baterií,“ míní Karl Schulte. Výkonnější akumulátory pro elektromobily a elektrobicykly by pravděpodobně přispěly k rychlejšímu rozvoji elektromobility, aerografit však nepochybně najde uplatnění i v dalších nových technologiích.
Aerografit by mohl být přínosem i při filtrování vody. S jeho pomocí by šlo v odpadních vodách odbourávat například zbytky léků. Uplatnění by mohl nalézt také v medicíně, kde je mnohdy nutné, aby byl vzduch zbaven veškerých bakterií a dalších toxických látek, například v nemocničních inkubátorech nebo ventilátorech.
Vědci zjišťují také to, zda by se aerografit mohl používat jako optický absorbér ve spektrometrech výzkumných satelitů. „Aerografit má velkou schopnost absorpce světla v infračervené oblasti. Zjednodušeně řečeno: žádná komerčně vyráběná barva není tak černá jako tento materiál,“ vysvětluje Karl Schulte. Tato látka proto může lépe než kterákoli jiná zachytit záření tzv. kosmického pozadí, které při spektrometrickém měření působí rušivě. Na tomto projektu, který je zaměřen na výzkum a vývoj vysoce přesné měřicí techniky a koordinuje jej Spolkové ministerstvo hospodářství, spolupracují severoněmečtí vědci s Univerzitou ve Wuppertalu a se Spolkovým fyzikálně-technickým ústavem. Možnosti využití aerografitu jsou lákavé, jejich uskutečnění však brzdí komplikovanost výroby nového materiálu. Jejím zjednodušením se zabývají profesor Rainer Adelung a jeho doktorand Armin Schuchardt. Vytvářejí šablony z oxidu zinečnatého, kolem nichž následně vznikají struktury aerografitu. „Aerografit si můžeme představit jako rychle rostoucí břečťan, který se obtáčí kolem stromu,“ říká Rainer Adelung. Poté co se na šablonu nanese grafit, oxid zinečnatý se v reaktoru ohřeje na teplotu 760 ⁰C. Přidají se voda, argon a toluen, jejichž směs s oxidem zinečnatým reaguje a vytváří kolem základního stavebního materiálu uhlíkový obal, který je tlustý pouze 30 až 40 atomů. Oxid zinečnatý nakonec unikne vzniklými uhlíkatými trubičkami.
Jak chemicky a termodynamicky probíhá růst jednotlivých vrstev grafitu, vědci ještě přesně nevědí. Na to, aby mohli tento multifunkční materiál dále zkoumat, proto dostávají dotace z vlajkového projektu EU na podporu výzkumu grafenu. Vědci z Hamburku a Kielu tak nyní mají k dispozici vlastní institut, aby mohli výzkumné činnosti lépe propojit a koordinovat. Závod o nejlehčí látku světa totiž již začal.
Vypravte se s námi do historie české energetiky, společně ale nahlédneme i do její budoucnosti. Hostem podcastu je Tomáš Hüner, ředitel divize chytré infrastruktury v českém Siemensu, který se oblasti energetiky věnuje již více než 30 let.
Průmyslové metaverzum – nový svět, který zrcadlí a simuluje skutečné stroje, továrny, města, dopravní sítě a ostatní i velmi složité systémy – nabídne svým aktérům interaktivní reprezentace a simulace skutečného světa v reálném čase. V dějinách průmyslu představuje zcela novou kapitolu, kterou začínáme společně psát.
Reprezentativní budova Opery v Dubaji, hlavním městě stejnojmenného emirátu, v sobě skrývá špičková zařízení Siemens, která symbolizují pronikání moderních technologií této společnosti nejenom do exkluzivních koncertních sálů. Jsou také příkladem pro budování inteligentních měst.
Budoucím trendem zemědělství je udržitelné pěstování plodin s méně zdroji a bez použití chemických přípravků. Aby zemědělci mohli vyhovět těmto novým nárokům a požadavkům, musejí úzce spolupracovat s průmyslem, který jim dokáže poskytnout potřebné nástroje. Jak dobře může taková spolupráce fungovat, názorně předvádí FRAVEBOT – robot, který na brněnské rodinné farmě Ráječek monitoruje a sklízí jahody.
