Vysoce technologické materiály s budoucností

Nepochybně hrají plasty v celém spektru materiálů vedoucí roli. Díky svým vlastnostem a funkcím otevírají plasty v mnoha oblastech nevídané možnosti použití a inovační potenciál. Výzkum materiálů a zejména vývoj plastů jsou v odvětví považovány za důležité průřezové technologie a záruky hospodářského úspěchu.

Plasty jsou neporazitelné. Vlákny vyztužené, plněné částicemi nebo pěněné jsou mechanicky velmi odolné. Vybavené přísadami a funkcemi nejsou jen stabilní a odolné vůči vnějším vlivům, ale vyznačují se také vylepšenými vlastnostmi materiálu a zvláštními optickými, elektrickými a tepelnými schopnostmi, mají schopnosti ukládání energie, senzory a aktuátory nebo dokonce samoléčivé funkce.

Multifunkčnost plastů je dnes v stavebním průmyslu oceňována nejen kvůli širokému rozsahu použití, ale především v souvislosti s udržitelnou energetickou a zdrojovou účinností. Nové kompozitní materiály a lehké konstrukční materiály se ukazují jako klíč k snížení energetické náročnosti a emisí oxidu uhličitého i v automobilovém průmyslu. Plasty nacházejí v automobilovém odvětví široké uplatnění od vybavení po specifické identifikační technologie.

Plastová elektronika

Vývoj plastů s speciálními optickými a elektronickými vlastnostmi zažívá vzestup. Použití chromogenních, fototropních polymerů, které lze ovládat podněty jako je světlo, otevírá nové trhy, například zpracování zářivých polymerů na OLED displeje. Metody výroby solárních článků a solárních modulů, stejně jako inteligentní sluneční ochranné sklo, budou hrát stále důležitější roli v rámci snižování spotřeby energie a nákladů.

Nanomateriály

V různých oblastech, jako jsou elektrické spínací moduly, luminofory a především v funkcionalizaci nebo zlepšování povrchů materiálů, již nanomateriály nacházejí uplatnění. V medicíně a farmaceutickém průmyslu slouží jako nové nosiče účinných látek a umožňují zcela nové léčebné metody. Jako funkční přísady jsou již také používány v potravinářském průmyslu.

Takzvané kvantové tečky jsou novými nanodisperzními částicemi s unikátními vlastnostmi, které lze upravit nastavením velikosti částic a pasivací povrchu různými ligandy. Tyto zvláštní vlastnosti nacházejí uplatnění v různých oblastech, jako jsou zobrazovací technologie, fotovoltaika nebo zabezpečení bankovek, stejně jako v lékařské terapii. V současnosti se ve výzkumu vyvíjejí ekologické metody zobrazování a možnosti dalšího zvyšování účinnosti.

Výroba průmyslově použitelných nanodisperzních částic a jejich stabilizace přináší jak příležitosti, tak rizika. Na jedné straně otevírají mikro- a nanodisperzní částice nové perspektivy v různých aplikačních technologiích, na straně druhé představují velké výzvy pro analytiku a ochranu zdraví.

Biopolymery

Biopolymery jsou přirozené makromolekulární produkty syntézy z obnovitelných surovin. Průmyslově dostupné biopolymery, jako jsou celulóza, škrob, lignin, chitosan, rostlinné a živočišné proteiny, jsou získávány specifickými metodami z produktů zemědělství a lesnictví. Cílem je nahradit ropu jako základní surovinu obnovitelnými zdroji. Přitom jsou rozvíjeny nové přístupy k zajištění surovin a snižování škodlivých emisí.

Vzhledem k jejich působivé rozmanitosti jsou biopolymery k dispozici pro nejrůznější vývoj produktů a mají nevyčerpatelný potenciál pro optimalizaci různých aplikací.

Při vývoji biobázovaných produktů jsou hlavními aspekty funkčnost, ekonomická efektivita a bezpečnost. Použití biopolymerů je dnes zavedené v odvětvích výroby potravin, farmaceutických produktů, lékařské techniky, chemického průmyslu, zpracování plastů a konstrukce vozidel.

Výzkum se zaměřuje na vývoj funkčních biopolymerů a zkoumání podmínek procesu. Nejnovější studie ukazují v některých případech zlepšení vlastností produktů kombinací biobázovaných a konvenčně syntetizovaných plastů. Vývoj obalových biopolymerů a jejich nanodisperzních částic nebo funkčních přísad naznačuje revoluční možnosti použití.

Vysoce přesná a ultra citlivá analytika

Nové materiály jsou klíčem k udržitelné budoucnosti. Podmínkou pro vývoj takových vysoce výkonných materiálů a znalosti jejich vlastností je důkazně silná analytika. Oblasti použití a možnosti moderních materiálů a funkčních materiálů jsou téměř neomezené. Kromě průmyslových aplikací se plasty používají ve všech oblastech každodenního života, od potřebných věcí po obaly. Výzkum a vývoj je vysoký a s rostoucí rozmanitostí nových funkčních materiálů a výrobků rostou i požadavky na analytiku.

Inovativní syntetické a analytické metody, jaké jsou představeny na analytice, jsou hnací silou výzkumu a testování nových materiálů.

Analytika plastů z pohledu odvětví

Podle názoru Dr. Jürgena Blumma, jednatele společnosti Netzsch Gerätebau, směřuje důležitý trend v analytice plastů k rychlejším, spolehlivějším a vysoce automatizovaným měřicím metodám. „Navíc by měla být úplná analýza od odebrání vzorku přes přípravu až po provedení zkoušky a vyhodnocení co nejjednodušší,“ postuloval Blumm. „Žijeme dnes v době, kdy pracujeme denně se smartphony a tablety. Tyto nástroje jsou navrženy tak, aby je bylo možné ovládat bez velkého školení a námahy. Budoucí měřicí technika bude tomuto trendu odpovídat.“

Na veletrhu analytica 2016 představí společnost Netzsch poprvé „Eplexor-DMA“. Tato dynamicko-mechanická měřicí zařízení umožňují síly, které nelze dosáhnout s konvenčními laboratorními přístroji. Také budou vystaveny nové systémy pro spojení termické analýzy a plynové analytiky. „Především jsme hrdí na přímé spojení FT-IR a termogravimetrie, což je patentovaný systém společnosti Netzsch,“ řekl Blumm a zdůraznil: „Samozřejmě je v trendu i nová uživatelská rozhraní v softwaru s funkcí Smart-Mode.“

Současné požadavky na co nejjednodušší obsluhu i u klasických zařízení pro termickou analýzu byly společností Netzsch realizovány. „Vědec chce být schopen provádět i složité měřicí cykly. Náš nový software Smart-Mode nabízí obojí, rutinní testy s několika kliknutími myši a zároveň plnou flexibilitu pro ambiciózního vědce,“ vysvětlil Blumm. Nová DMA umožňují zcela nové měřicí možnosti. Například mohou měřit vzorky různých velikostí a průřezů, jak jsou používány v reálných výrobcích. To snižuje náklady na přípravu vzorků a výsledky jsou přesnější zejména u nehomogenních kompozitních materiálů.

„Pro analytiku plastů bude softwar hrát stále důležitější roli v moderním systému pro termickou analýzu, protože je klíčem k uživatelsky orientovanému ovládání a objevování nových aplikací ve výrobě a výzkumu,“ sdělila Dr. Maria Zweig ze společnosti Mettler Toledo. „Software STARe je výsledkem kontinuálního vývoje společnosti Mettler Toledo, díky němuž lze řídit všechna zařízení pro termickou analýzu jednou softwarovou platformou. Díky funkcionalitám a intuitivní obsluze je provádění a vyhodnocování všech měřicích úloh ještě jednodušší. Možnosti zajištění kvality nebo integrace do nadřazených systémů LIMS jsou softwaru snadno dostupné, což umožňuje uživateli plně se soustředit na své projekty.“

V souvislosti s novými aplikacemi v oblasti bioplastů dodává Zweig: „Mettler Toledo svým revolučním vývojem FlashDSC (Fast Scanning Calorimetry) významně přispěje k pochopení strukturálních vlastností a zpracování alternativních materiálů.“

Výhled v analytice

Implementace nových technologií do klasické měřicí techniky s cílem zvýšit přesnost měření a rozšířit oblasti použití je důležitým cílem. „Také snížení počtu kroků v celém analytickém procesu je pro nás důležité,“ doplňuje Blumm. „Automatizace a provoz 24/7 jsou témata, která intenzivně řešíme. U Eplexor-DMA jsme již o krok dále. Tato DMA může být vybavena automatickým měníčem vzorků, který dokáže provádět měření i při různých režimech a geometriích vzorků plně autonomně. To je v současnosti unikátní na světě.“

Materiálová analytika na analytice 2016

Na veletrhu analytica 2016 budou představeny nejnovější konfigurace přístrojů a možnosti spojení, stejně jako průlomové trendy ve výzkumu a analýze materiálů. Pro každý materiál a problém najde uživatel vhodné řešení. Vedení veletrhu odvětví poskytne komplexní přehled o inovativních metodách, jako jsou DSC, DMA, TGA, separační techniky s interakcí chromatografie, GPC, vysokoteplotní chromatografie, frakcionace pomocí polem toku, spektrometrie, mikroskopie a zobrazovací techniky, stejně jako o odpovídajícím softwaru a automatizačních řešeních. Mnoho metod lze efektivně, rychle a levně využívat v každodenní laboratoři a při zajištění kvality. Na největším světovém setkání odvětví analytiky, veletrhu analytica, si můžete udělat obrázek o výkonných metodách a budoucích trendech v materiálové analytice.