Aerogelová textilie je pružný tepelně izolační materiál, který sestává až z 99 % ze vzduchu.
Aerogel vynalezl americký chemik S. S. Kistler v roce 1931. Využití vynikajících vlastností aerogelu, zejména velmi nízké tepelné vodivosti a nepatrné hmotnosti pro textilní produkty se však uskutečnilo až v 21. století. Průmyslově vyráběné aerogelové textilie jsou známé asi od 2. dekády.
Způsob výroby Materiály k výrobě aerogelu K aktuálně používaným patří: lanthanoidy, aktinoidy, oxidy kovů, organické a biologické polymery, polovodičové nanostruktury, uhlík, kovy
Příprava aerogelu Protože čistý aerogel je křehký a má nízkou pevnost, zpevňuje se zpravidla prekurzor pro jeho výrobu syntézou s umělými materiály (např. PVDF) nebo i přírodními vlákny (hedvábí, ramie, juta, konopí aj). V některých případech se dá zvýšit pevnost z 1,6 × 104 Pa až na 4,8 × 104 Pa, izolační schopnost se však zhorší ze 0,023 W/m.K na 0,026 W/m.K.
Schéma nejčastěji používané metody přípravy: sol-gelová polymerizace (prekurzor) → hydrolyzace a kondenzace → sol → želatinování a zrání → gel → nadkritické sušení → aerogel
Výroba aerogelových vláken Z výrobních technologií jsou dosud vyzkoušeny: reakční zvlákňování za mokra, extruze/vstřikování, zmrazování, souosé zvlákňování za mokra a elektrostatické zvlákňování
Výroba aerogelových kuliček Schéma laboratorní výroby např. z celulózy: rozpuštění celulózového prášku v NaOH → míchání koagulační lázně z chloroformu a kyselin → celulózová tekutina do stříkačky s regulací tlaku (velikost kuliček od 5 nm do 2 mm) → filtrace kuliček sáním Výroba aerogelové příze Schéma nejznámější výrobní metody: vstřikování SiO2 aerogelu do membrány z PAN nanovláken → zakrucování → temperování → zapouzdření/povrstvení nanovláken
Komerčně vyráběná příze obsahuje 78 % aerogelu, tepelná vodivost je 0.032 W/m.K, rozsah izolace od-196 do 100°C.
První aerogelový filament byl vyroben v roce 2012 z grafenu (póry 3,4–100 nm) a roce 2015 z celulózy.
Rekordní hodnoty izolačních vlastností dosáhl pokusný čínský výrobek z roku 2023: ≤0,02W/m.K při hustotě 0,003 g/cm² – účinná izolace do –300°C.
Spojení aerogelu s plošnou textilií Z mnoha známých variant byly (např. na TU Liberec v roce 2018) laboratorně vyrobeny: Laminování nanovlákenné pavučinky na polyesterovou netkanou textilií (s póry ~ 20 nm) s aerogelovým granulátem (ø 0,1–0,7 mm) – výsledná tepelná vodivost 0,012 W/m∙K Několik vrstev NT struto a polyuretanové houby (porozita 95–99 %, tloušťka 7–12 mm) se spojí za tepla/laminují a tvoří tzv podpůrnou desku, do které se laserem navrtají kapsy. Kapsy se zaplní aerogelovým granulátem a deska se pokryje z obou stran plošnou textilií. Mezi 3 vrstvy z NT kompozitu z PES/PE se posypou aerogelovými částicemi, vrstvy se spojují termálním lepením. Výsledný poměr je 98 % vzduch / 2 % pevná látka Elektrostaticky zvlákněný PVDF zpevněný SiO2 aerogelem se ukládá na spunbond NT/membránu z polypropylenu – výsledný materiál má hustotu 7- 16 g/m²
Průmyslově vyráběné aerogelové textilie Asi od roku 2018 jsou na trhu vlákna – 1,0 dtex/25 mm – 3,3 dtex/64 mm vlákenné kuličky příze – multifilament 5,5 – 18 tex plošné textilie – fleece/pleteniny, netkané textilie/rohože 60–200 g/m² Fyzikální vlastnosti se udávají např. u NT rohoží: tloušťka 3–10 mm, tepelná vodivost <0,018 W/mK, použitelnost při teplotách –200 až 600°C polotovary a netextilní aerogely: prášek, granulát, lak, směs malty a betonu oděvy a obuv: kompletní výbava (bunda, kalhoty, rukavice, boty) Např. bunda s jednovrstvou izolací tloušťka 0,5 mm, váha 450 g, účinnost do –10°C, za 200 USD – bunda s vícevrstvou izolací, 3 mm, 1500 g, cena 700 USD prodejní argumenty pro izolaci oděvů: tepelná vodivost aerogelu = 0,013 W/m.K, peří = 0,025–0,035, umělých vláken 0,040 rozpoznání falzifikátů: jen aerogel je průsvitný, falzifikáty jsou 4–5 x těžší, po spálení zůstává u aerogelu 1,1–1,2 %, u jiných materiálů <0.1 %
Použití Vedle textilního sektoru se požívají aerogelové výrobky zejména v kosmonautice, stavebnictví, na solární panely, baterie, filtry na čištění vody aj.
S průmyslovou výrobou aerogelu začala jako první na světě firma Monsanto v 50. letech 20. století. Ve 3. dekádě 21. století vyrábí aerogel více než deset významných podniků v USA, v Číně a v západní Evropě. Celosvětový výnos z prodeje aerogelu měl v roce 2025 dosáhnout 2,4 miliardy USD.
Odkazy Reference
Literatura S.Ahmad/F.Ahmad/Nawab/Azam: Hydrogels and Aerogels for Functional Textiles, Wiley-VCH 2026, ISBN 9783527851409
Související články Textilní filtr Tepelný izolant Termofixace Hydrofobní úprava textilií
Kategorie:Textil