Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Materiały włókiennicze o unikalnych właściwościach. Wywiad z Dyrektor Instytutu Włókiennictwa w Łodzi - prof. Jadwigą Sójką - Ledakowicz
19.02.2013
Materiały włókiennicze o unikalnych właściwościach. Wywiad z Dyrektor Instytutu Włókiennict

Region Łódzki od zawsze kojarzony był z rozwojem przemysłu włókienniczego. Mimo że na przestrzeni ostatnich lat Łódź przestała być rozpoznawalna jako lider w tej branży gospodarki krajowej, to nie wykluczone, że już niedługo, dzięki zasługom oraz ciężkiej pracy ze strony Instytutu Włókiennictwa, sytuacja ta ulegnie zmianie.

Dyrektor Instytutu Włókiennictwa prof. Jadwiga Sójka-Ledakowicz

Instytut Włókiennictwa w Łodzi w ostatnich latach prowadzi badania w zakresie innowacyjnych technologii wyrobów włókienniczych z wykorzystaniem nanotechnologii. Do nanoproduktów zalicza się struktury fizyczne charakteryzujące się co najmniej jednym z wymiarów w granicach od 1 do 100 nanometrów (10-9metra). Niewielkie rozmiary odpowiadają za odmienne właściwości wspomnianych substancji. Cząstki o wielkościach rzędu nanometrów cechują się nie tylko małymi rozmiarami oraz niewielką masą, ale i odmienną reaktywnością chemiczną, polepszeniem zdolności utleniania, także odmiennymi: ładunkiem powierzchniowym, rozpuszczalnością, temperaturą topnienia.

Na prośbę portalu Biotechnologia.pl Dyrektor Instytutu Włókiennictwa prof. Jadwiga Sójka-Ledakowicz zgodziła się nieco przybliżyć Czytelnikom tematykę projektów badawczych, którymi aktualnie zajmują się pracownicy Instytutu.

 

Kluczowymi projektami badawczymi realizowanymi przez Instytut Włókiennictwa w Łodzi są projekty o akronimach Nanomitex, Envirotex oraz Biogratex. Czy mogłaby Pani Profesor opowiedzieć na jakim etapie zaawansowania są związane z nimi prace badawcze?

Wszystkie trzy projekty są projektami realizowanymi w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka. Są one współfinansowane z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego. Projekty te zostały rozpoczęte w latach 2007, 2008 i właśnie wchodzą w ostatnią fazę realizacji. Projekty Envirotex oraz Nanomitex zostaną zakończone w 2013 roku, natomiast projekt Biogratex został przedłużony do I kwartału 2014r.Wszystkie trzy są realizowane w konsorcjach - z udziałem partnerów, ale należy zaznaczyć, iż w przypadkach projektów Envirotex oraz Nanomitex Innstytut Włókiennictwa jest ich liderem.

Czym zajmuje się lider projektu, jakie działania wchodzą w zakres jego odpowiedzialności?

Lider jest Beneficjentem projektu, z którym Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego podpisało umowę na realizację projektu. Beneficjent reprezentuje Konsorcjum Naukowe projektu. Odpowiada on przede wszystkim za postęp rzeczowo-finansowy, przygotowanie wniosków o płatność, rocznych informacji merytorycznych dotyczących prac realizowanych przez wszystkich partnerów. Zadaniem lidera jest również śledzenie wskaźników realizacji i rezultatów projektu.

W jaki sposób będzie można zastosować nowoczesne rozwiązania otrzymane w wyniku projektu badawczego Envirotex? Aby odpowiedzieć na to pytanie prof. Sójka-Ledakowicz zgodziła się przybliżyć  założenia projektu, w tym właściwości włókienniczych materiałów barierowych, których celem jest poprawa bezpieczeństwa i jakości życia.

Nieustanny postęp technologiczny jest przyczyną gwałtownego wzrostu użytkowania różnego rodzaju urządzeń elektrycznych stanowiących źródło pól elektromagnetycznych. Przykładowymi źródłami pola elektromagnetycznego (PEM) są między innymi: linie energetyczne, radiowe stacje nadawcze, radiolokacyjne, aparaty medyczne oraz urządzenia takie jak np.: kuchenki mikrofalowe, telefony komórkowe, odbiorniki radiowe i telewizyjne oraz wiele innych. Każde ze wspomnianych urządzeń poza swoim zastosowaniem (ze względu na wytwarzanie PEM w różnym zakresie częstotliwości) może powodować również szereg niepożądanych skutków ubocznych, jak np. wzajemne zakłócanie pracy różnego rodzaju urządzeń oraz negatywny wpływ na zdrowie osób przebywających w ich otoczeniu.

W związku z tym problemem Instytut Włókiennictwa w Łodzi zajął się opracowaniem materiałów tłumiących promieniowanie elektromagnetyczne w szerokim zakresie od kilku Mhz do kilkunastu Ghz. - Włókiennicze ekrany zostały już opracowane i nagrodzone na międzynarodowych wystawach wynalazków w Brukseli, Norymberdze oraz Genewie.- zaznacza rozmówczyni.

W ramach wspomnianego projektu w celu otrzymania „ekranów” blokujących pole elektromagnetyczne zastosowaliśmy nową technologię polegającą na naniesieniu na materiał włókienniczy cienkich warstw metali, stopów metali lub tlenków metali przewodzących -metodą  rozpylania magnetronowego. - tłumaczy Dyrektor Instytutu. - Metoda rozpylania magnetronowego jest techniką po raz pierwszy zastosowana dla wyrobu włókienniczego. Zaletą tej metody jest również „przyjazność dla środowiska” związana z brakiem powstawania ścieków i toksycznych odpadów w wyniku jej stosowania - kontynuuje prof. Sójka-Ledakowicz.

Fot. 1. Urządzenie do ciągłego procesu nanoszenia powłok metodą magnetronową.

Materiały uzyskane w ramach tego projektu będzie można zastosować w budynkach po to, aby pole elektromagnetyczne emitowane np. przez stacje bazowe telefonii komórkowych zostało stłumione.

Dyrektor Instytutu dodatkowo wyjaśnia, iż wielką zaletą tego rozwiązania jest dobra układalność włókniny barierowej, dzięki czemu można ją zastosować na różnych powierzchniach, np. zadaszeniach lub też ścianach budynków (wewnętrznych i zewnętrznych). Zapewne każdy z Czytelników spotkał się już ze zjawiskiem ekranowania/tłumienia – podczas lekcji fizyki, na których omawiano działanie tzw. puszki Faradaya. Puszkę Faradaya stanowi metalowe naczynie uniemożliwiające rozchodzenie się promieniowania. Wykorzystywana jest ona z celu zabezpieczenia urządzeń elektrycznych przed wpływem zewnętrznych pól. - W odróżnieniu od puszki Faradaya uzyskany materiał barierowy łatwo dopasuje się do kształtu budynku - mówi Pani Profesor.

Prof. Sójka-Ledakowicz dodatkowo zaznacza, iż otrzymane materiały mogą zostać wykorzystane w placówkach medycznych. - Przykładowo tomograf oraz rezonans magnetyczny wykorzystywane w diagnostyce medycznej emitują pole magnetyczne. Wspomniane urządzenia częstokroć znajdują się w tych samych pomieszczeniach lub bardzo blisko siebie przez co emitowane przez nie pola wzajemnie się nakładają i zakłócają właściwy odczyt aparatury. Ekrany sporządzone z naszej włókniny (zastosowane np. w formie parawanów lub okładzin) będą tłumić pola magnetyczne dzięki czemu zapewnią prawidłowy odczyt.

Omawiane rozwiązania cieszą się ogromnym zainteresowaniem nie tylko krajowym, ale i zagranicznym. Dyrektor Instytutu wspomina, iż wielu specjalistów w tym np. neurochirurgów wielokrotnie zwracało się do Łódzkiego Instytutu Włókiennictwa z zapytaniem o termin, w którym rozwiązania te będą dostępne na rynku. Dodatkowym atutem omawianych innowacyjnych materiałów jest to, iż w procesie ich produkcji nie powstają odpady zanieczyszczające środowisko. Wszystkie te argumenty pozwalają nam zgodzić się z opinią prof. Sójki- Ledakowicz - Wierzę, że uda się skomercjalizować nasze technologie.

Fot.2. Kapelusz i T-shirt - strój ochraniający przed naturalnym promieniowaniem UV np. dla budowniczych dróg, lub rolników

W ramach projektu Envirotex naukowcy opracowali również materiały chroniące przed promieniowaniem ultrafioletowym - emitowanym zarówno przez Słońce, jak i sztuczne źródła. Liczne doniesienia medyczne dotyczące wpływu promieniowania UV na zdrowie człowieka potwierdzają, iż promieniowanie UV, a przede wszystkim jego składowa UVC w istotnym stopniu wpływa na dekonstrukcję DNA i rozwój nowotworów: skóry, a także fotouczuleń. Materiały opracowane przez Instytut Włókiennictwa w Łodzi oraz współwykonawców wchodzących w skład konsorcjum posłużą do produkcji elementów ubiorów ochronnych. - Ubiory te będą przeznaczone przede wszystkim dla osób pracujących w warunkach nadmiernej ekspozycji na promieniowanie słoneczne lub też sztuczne źródła promieniowania UV np. budowniczych dróg, rolników oraz osób pracujących przy lampach bakteriobójczych lub też lampach sprawdzających prawdziwość banknotów - podkreśla nasza rozmówczyni.

Z rozmowy z Panią Profesor wynika, iż konwencjonalne materiały włókiennicze podobnie jak kremy z filtrami niewystarczająco chronią człowieka przed nadfioletem. W celu wyeliminowania tego problemu innowacyjne materiały włókiennicze zostały zmodyfikowane w ten sposób, aby niebezpieczne dla człowieka promieniowanie było zaabsorbowane przez wyrób dzięki czemu nie dotrze ono do naszej skóry.

Profesor Sójka-Ledakowicz przypomina również - Włókiennicze materiały barierowe chroniące przed UV mogą być stosowane nie tylko w bankach czy laboratoriach ale i w zakładach których działalność jest związana z żywnością oraz w muzeach i bibliotekach. Zapewne Czytelnik zapyta w jaki sposób można zastosować tego rodzaju tkaniny w muzeach lub też bibliotekach? Rozmówczyni wyjaśnia również tę kwestię. - Jak wiadomo papier będący nośnikiem dzieł pisarskich oraz malarskich jest „zbudowany” z celulozy. Fotochemiczne działanie światła wpływa na degradację większości materiałów organicznych będących materiałami archiwalnymi jak np. papier, skóra, tkaniny introligatorskie, kleje, atramenty czy pigmenty.

- Po wprowadzeniu nieorganicznego absorbera UV w strukturę wyrobu, funkcjonalne nanocząstki nie tylko odbijają lub pochłaniają promieniowanie ultrafioletowe ale i hamują dostęp, a co za tym idzie rozwój mikroorganizmów, które również przyśpieszają procesy degradacji. - wyjaśnia rozmówczyni.

Tkaniny będące efektem badań prowadzonych w ramach projektu Envirotex mogą również służyć jako katalizatory przyspieszając rozkład toksycznych związków organicznych znajdujących się w dymie papierosowym. do prostych nietoksycznych związków.

- Nanocząstki ditlenku tytanu obecne w tkaninie są fotokatalizatorami reakcji rozkładu niektórych związków organicznych - formaldehydu - do nieorganicznych produktów przyjaznych środowisku - dwutlenku węgla i pary wodnej. - zapewnia pani Dyrektor Instytutu Włókiennictwa

Wyżej opisane rozwiązania technologiczne cieszą się zainteresowaniem wśród przyszłych potencjalnych odbiorców.

Dyrektor Instytutu wspomniała, że podczas V Europejskiego Forum Gospodarczego i Targów BioForum (listopad 2012), w których Instytut Włókiennictwa w Łodzi brał udział, pewien dyrektor banku w Londynie zainteresowany zaprezentowanymi przez Instytut rozwiązaniami zaproponował przetestowanie przedstawionych włókienniczych materiałów barierowych.

W ramach tego projektu opracowywano także grupę materiałów chroniących przed polem elektrostatycznym. Zapewnią one ochronę przed elektryzowaniem nie tylko osób ale i urządzeń domowych. - Uzyskane w ramach tego projektu antyelektrostatyczne materiały są polecane do wykorzystania dla osób, których praca jest związana m.in. z wybuchami. - zapewnia prof. Sójka Ledakowicz.

Część wspomnianych rozwiązań technologicznych została zaprezentowana w czasie „XX Giełdy Wynalazków nagrodzonych na światowych wystawach innowacji w 2012 roku” w Warszawie w dniach 5-7 lutego 2013.

Pani Profesor była nawet skłonna podzielić się z Czytelnikami pewnymi sekretami procesów funkcjonalizacji materiałów włókienniczych. Aby je wytworzyć należy uprzednio odpowiednio przygotować nośniki, na które w dalszym etapie zostaną naniesione nanomolekuły. - Nośnik stanowią włókniny, tkaniny lub dzianiny. W celu naniesienia na materiał warstwy, która będzie trwale i efektywnie wiązać modyfikator trzeba go odpowiednio przygotować. Przykładowo, poliester jest hydrofobowy co znaczy, że odpycha cząsteczki wody. W celu naniesienia na powierzchnię tkaniny poliestrowej pasty lub też dyspersji zawierającej nanocząstki tlenków metali należy przeprowadzić modyfikację powierzchni z użyciem plazmy niskotemperaturowej lub też enzymów - esteraz. Poliester w swojej pierwotnej formie posiada grupy karboksylowe oraz hydroksylowe. Obróbka enzymatyczna lub też z wykorzystaniem plazmy niskotemperaturowej powoduje zwiększenie ilości końcowych grup hydroksylowych i karboksylowych dzięki czemu tkanina poliestrowa staje się bardziej higroskopijna, polepszają się jej właściwości adhezyjne, co w konsekwencji powoduje, że większa ilość modyfikatora zostanie związana. – mówi prof. Sójka-Ledakowicz.

Wspomniana modyfikacja materiału nośnikowego z wykorzystaniem esteraz również jest innowacją, co zaznaczyła rozmówczyni. Planujemy w przyszłości rozwinąć tę technologię obróbki włókien poliestrowych. Ulepszenia niosą oczywiście ze sobą konsekwencje przejawiające się w poprawie właściwości absorbujących promieniowanie, właściwości katalitycznych rozkładu niebezpiecznych organicznych związków oraz innych właściwości, które wykazują innowacyjne materiały. – dodała Pani Dyrektor.

Czy były jak dotąd przeprowadzone wewnętrzne szacunki dotyczące innowacyjnych technologii opracowanych w ramach prowadzonych przez Instytut projektów?

Oczywiście, że tak. Prowadzona była już analiza jakościowa rynku w ramach projektu. W przyszłości zostanie również przeprowadzona analiza ilościowa. Jak dotąd na podstawie ankiet sporządzonych przez doktorantów, doniesień literatury oraz analizy danych statystycznych otrzymano wstępną analizę rynkową dla opracowanych włókienniczych materiałów barierowych. Według zebranych danych zapotrzebowanie na technologie jest duże.

Czy Pani Profesor może nam odpowiedzieć ile innowacyjnych technologii uzyskanych w wyniku prowadzonych przez Państwa projektów wchodzi aktualnie w etap komercjalizacji?

W przypadku projektu Envirotex, którego jestem kierownikiem, we wskaźnikach rezultatów zapisane mam aktualnie minimum cztery technologie, co więcej jak dotąd zostało zgłoszonych do ochrony patentowej 17 wynalazków. Natomiast jeśli chodzi o projekt Nanomitex we wskaźnikach rezultatów są cztery technologie do komercjalizacji.

Czy Instytut ma w planie prowadzenie nowych projektów? Czy mogłaby Pani Dyrektor zdradzić czego będą dotyczyć?

Właśnie złożyliśmy propozycje 8 nowych projektów w ramach Konkursu PBS. Będą one dotyczyły modyfikacji, które mają za zadanie opracowanie nowych funkcjonalnych materiałów oraz dotyczą aspektów ochrony środowiska. Składamy również całkiem nowy projekt dotyczący zwiększenia bezpieczeństwa przeciwpożarowego budynków mieszkalnych.

 

Fot. 3. Ekrany blokujące pole elektromagnetyczne. Nośnik: włóknina.

Fot. 4. Materiały ochraniające dłonie przed sztucznym promieniowanie UV, np. dla pracowników banków.

 

Portal Biotechnologia.pl dziękuje Pani Profesor za poświęcony czas oraz zaprezentowanie istoty licznych rozwiązań technologicznych będących wynikiem pracy w ramach wspomnianych projektów. Trzymamy kciuki za kolejne sukcesy Instytutu i pomyślną komercjalizację unikalnych produktów.

Donata Zaczyńska i Tomasz Sznerch
portal Biotechnologia.pl

 

Dodatkowe źródła literaturowe:

http://www.envirotex.pl

Jabłońska E., Strzelczyk A.B., Czynniki niszczące zbiory biblioteczne i archiwalne. Notes Konserwatorski 11, 2007 s. 46-71.

Zapór L., Bezpieczeństwo i higiena pracy a rozwój nanotechnologii. Bezpieczeństwo Pracy 1,2012 s. 4-6.

KOMENTARZE
Newsletter