IN-LINE APLIKACE NEIZOTERMICKÉHO PLAZMATU V PODMÍNKÁCH ČR

Transkript

1 IN-LINE APLIKACE NEIZOTERMICKÉHO PLAZMATU V PODMÍNKÁCH ČR prof. RNDr. Mirko Černák, CSc Ústav fyzikální elektoniky Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity

2 Motivace: 1) Zavázání legislativy EU REACH od července 2007 (REACH - registrace, hodnocení, autorizace a omezování chemických látek) 2) Zájem průmyslu ČR a podpora nanotechnologií vládou ČR 3) Struktura průmyslu ČR stále převažuje produkce tradičních výrobků s nízkou přidanou hodnotou 4) High-tech proniká do tradičních oblastí průmyslu ČR (např. textilní průmysl) 5) Náklady na výrobu se stávají rozhodujícími i při některých high-tech výrobcích 6) Vznik Regionálního VaV centra pro nízkonákladové plazmové a nanotechnologické povrchové úpravy i CEITECu (Středoevropský technologický institut)

3 1) Zavázání legislativy EU REACH (Registration, Evaluation, Authorization and Restriction of Chemicals) Evropské podniky produkují 31 procent ze všech vyráběných chemických látek na světě (v USA je to 28 procent). Autorizace bude vyžadována pro vysoce problematické chemické látky KMR (karcinogenní, mutagenní, nebo toxické pro reprodukci) PBT (přetrvávající, bioakumulativní a toxické) vpvb (vysoce přetrvávající, vysoce bioakumulativní) jiné látky s vážnými a nezvratnými dopady na lidi a životní prostředí.

4 Přeložení důkazného břemena z úřadů na firmy každá firma bude zodpovědná za testování a hodnocení rizikovosti chemických látek, které vyrábí/dováží, na tomto základě budou úrady vydávat autorizace. Ladislav Novák, ředitel Svazu chemického průmyslu ČR: Existuje odhad, že celkově se náklady na REACH pro české výrobce a dovozce budou pohybovat ve výši 5,5 až 11 miliard korun. Bude to právě nejzranitelnější skupina - malí a střední podnikatelé, kdo ponese až 80 % všech nákladů spojených s implementací REACH,

5 Důsledek: Snaha o vyloučení používání problematických chemikálií. U malých a středných firem je to existenční otázka. Možné řešení: Aplikace nízkoteplotního plazmatu umožňuje vyrábět chemikálie in situ a in line

6 Tradičný příklad: Použití in-line aplikace plazmatu generovaného objemovými bariérovými výboji už cca 40 roků umožňuje omezit používání organických rozpouštědel při potisku polymerních fólií:

7

8 Výroba ozónu in-situ Siemens 1840:

9 Náš příklad: Patentována metoda pro povrchovou úpravu králičích vláken pro firmu TONAK, umožňuje vyloučit použití koncentrované kyseliny sírové Patentována metoda na čištění skla plazmatem umožňuje vyloučit použití organických čistících prostředků, silných kyselin

10 2. Zájem průmyslu ČR a deklarovaná podpora vládou ČR Národní politika výzkumu, vývoje a inovací České republiky na léta Národní výzkumní priority t.j. směry výzkumu, které budou přednostně podporovány z veřejných zdrojů:

11 2.1. Biologické a ekologické aspekty udržitelného rozvoje Společný projekt s firmou PEGAS, kde aplikací in-line úprav netkaných textilií plazmatem při rychlostech až 300 m/min byla dokázaná úspora až 90% environmentálně problematických a relativně drahých aviváží při zlepšení užitkových vlastností konečného produktu. Předběžné výsledky a vzorky poskytnuté firmě LAIRD, kde byla dokázaná možnost nahradit technologii výroby pokovených textilií typu FLECTRON s použitím organických rozpouštědel, environmentálně výhodnější technologií na báze vodných roztoků.

12 2.2. Molekulární biologie a biotechnologie (?)

13 2.3. Energetické zdroje Vyvíjené nanotechnologie s využitím nízkoteplotního plazmatu umožní energetické úspory a zvyšování energetické účinnosti výroby, což má vazbu i na Národní program nakládání s energií a využívání jejích obnovitelných zdrojů na roky Většina povrchových úprav textilií (barvení, potisk a antistatické a jiné úpravy) se uskutečňuje s využitím vodních roztoků, případně roztoků na bázi organických rozpouštědel s následným sušením. Na tyto mokré procesy se využívá až 60% celkové spotřeby elektrické energie v textilním průmyslu: Výsledky získané ve spolupráci s firmou TONAK, mimo výše diskutovaných environmentálních výhod, potvrdily významné úspory energie při zpracování živočišných vláken.

14 Výroba bateriových separátorů na bázi PP vláken roubovaných polymerem kyseliny akrylové

15 2.4. Materiálový výzkum Příklady existující spolupráce: Kovové materiály Spolupráce s firmou LAIRD při výrobě pokovených vodivých textilií Nanomateriály Úspešná kalcinace organických nanovláken za účelem přípravy anorganických nanovláken Samočistící textílie pokryté nanočasticemi Kompozitní materiály CONTINENTAL na zlepšení vlastností kompozitů guma/pes vlákna

16 Keramické a skleněné materiály: spolupráce s firmami IZOLAS/SAINT GOBAIN, Brno a SKLÁŘSKÉ STROJE, Znojmo na povrchovém čištění a aktivaci povrchu plochého skla.

17 Připravovaná spolupráce: Úpravy povrchů polymerních fólií pro potisk a laminaci spolupráce s firmou SOMA Úprava povrchů přírodních polymerů spolupráce s firmou TONAK Zlepšení vlastností betonů vystužených PP vlákny

18 2.5. Konkurenceschopné strojírenství Výroba laboratorních zařízení na měření povrchové energie především plazmatem opracovaných materiálů Připravovaná výroba DCSBD plazmových zdrojů firmou ROPLASS, Brno Automobilový průmysl, např. environmentálně výhodná antikorozní úprava plechů Povrchová úprava polymerů

19 2.6. Informační společnost Např. tištěná elektronika na plazmatem opracovaných polymerech, tištěné hologramy

20 2.7. Bezpečnost a obrana Projekt GAČR P337 Plazmochemická příprava chitosanových adsorpčních materiálů cílem bylo připravit technické textilie vhodné na dekontaminaci vody znečištěné např. těžkými kovy. Projekt KAN Tvorba nano-vrstev a nano-povlaků na textiliích s využitím plazmových povrchových úprav za atmosférického tlaku je pod jeho vedením rozpracována příprava hemostatických materiálů pro zastavení akutního krvácení.

21 3. Struktura průmyslu ČR stále převažuje produkce tradičních výrobků s nízkou přidanou hodnotou Proč in-line aplikace plazmatu? Vzhledem k současné ekonomické situaci v nejbližších letech zůstáva základním požadavkem aplikační sféry v ČR a to především MSP, které nemají dostatečné prostředky pro časově a finančně náročné VaV využití moderních nanotechnologických povrchových úprav při minimálních investičních i provozních nákladech a zásazích do existujících výrobních postupů.

22 Tento požadavek ve většině případů vylučuje použití náročnějších metod úpravy povrchových vrstev materiálů (např. fotochemické úpravy, elektronová a iontová děla, ionizující záření) a určuje aplikace povrchových úprav materiálů s využitím plazmatu přímo na běžných průmyslových linkách ( in-line ). Požadavek in-line aplikace povrchových úprav zase prakticky vylučuje použití plazmatu generovaného za nízkého tlaku v nákladných a na obsluhu náročných vakuových komorách.

23 4. High-tech proniká do tradičních oblastí průmyslu ČR (např. textilní průmysl) Příklady: uvažovaná výroba vodivých textílií firmou LAIRD, Liberec. výroba nanovaláken firmou ELMARCO: Medaili Za zásluhy předal dne večer po 20. hodině prorektoru Technické univerzity v Liberci profesoru Oldřichu Jirsákovi prezident republiky Václav Klaus za jeho významný badatelský výsledek ve vývoji způsobu průmyslové výroby polymerních nanovláken a zařízení pro jejich výrobu.

24 možné aplikace v dřevářském průmyslu:

25 5. Náklady na výrobu se stávají rozhodujícími i při některých high-tech výrobcích výroba tištěné elektroniky výroba solárních článků (SOLARTEC, Rožnov) lepení waferů při výrobě poschoďových mikroprocesorů

26 Vznik Regionálního VaV centra pro nízkonákladové plazmové a nanotechnologické povrchové úpravy i CEITECu (Středoevropský technologický institut) Příručka pro žadatele OP VaVpI Prioritní osy 1 a 2 Prioritní osa 2 Regionální VaV centra: Cílem prioritní osy 2 je vybudovat síť kvalitně vybavených pracovišť VaV zaměřených na aplikovaný výzkum a posílit jejich spolupráci s aplikační sférou (podniky, nemocnice atp.). Centra tak budou klíčovým partnerem pro dlouhodobou spolupráci ve VaV pro aplikační sféru (včetně inovativních MSP, klastrů atd.), zlepší dostupnost výsledků VaV pro firmy a komerční partnery, zrychlí přenos a šíření nových poznatků směrem k aplikační sféře, zkrátí inovační cyklus ve firmách a přispějí tak ke zvýšení konkurenceschopnosti regionů. Do své činnosti budou centra zapojovat studenty (všech stupňů studia) a mladé výzkumníky.

27 Priority Dlouhodobého záměru Masarykovy university pro rok 2010: Priorita 5: Rozvoj výzkumné infrastruktury Cíl 4 Regionální VaV centrum pro nízkonákladové plazmové a nanotechnologické povrchové úpravy ustanovení centra a jeho vybavení projekt Přírodovědecké fakulty plánovaný do PO2 OP VaVpI Celkové náklady projektu dosáhnou cca 280 mil. Kč. Účelem projektu je vybudovat centrum v oblasti nízkonákladových nanotechnologických povrchových úprav schopné pružně reagovat na poptávku aplikační sféry, a to především malých a středních podniků (MSP), a poskytovat praktická řešení technologických problémů pro průmyslové partnery z podstatné části sektoru průmyslu v ČR. V dlouhodobém horizontu je vizí projektového týmu vybudovat centrum, které bude vyhledávaným VaV partnerem i pro velké nadnárodní společnosti.

28 Nosnou aktivitou v prvních třech letech existence centra budou projekty týkající se průmyslového výzkumu a komerčních aplikací unikátního zdroje plazmatu tzv. Diffuse Coplanar Surface Barrier Discharge (DCSBD). Pokud bude projekt schválen, bude v r zahájena realizace projektu.

29 PEGAS (Znojmo, výroba netkaných textilii) TONAK (Nový Jičín, výroba plstě) IZOLAS (Brno, povrchové úpravy plochého skla) SKLÁRSKÉ STROJE (Znojmo) LAIRD (Liberec, výroba pokovených vodivých textílií) SOLARTEC (Rožnov, výroba slunečných článků) SVITAP (Svitavy, výroba technických textílií) GUMOTEX (Břeclav, výroba technických textílií) Bartoň Textilní Závody AS (Náchod, výroba technických textílií) KERTAK NANOTECHNOLOGY (Praha, výroba keramických nanovlákien) SOMA (Lanškroun, flexo-tisk obalových materiálů) ROPLASS (Brno, výroba DCSBD plaznových zdrojů) PLASMA-TECHNOLOGIC (Blatnice pod Svatým Antonínkem, výroba napájecích VN zdrojů a manipulátorů)

30 CEITEC: 30. března 2010 vyšel v Lidových novinách v příloze Věda a výzkum rozhovor Evy Hníkové s vrchním ředitelem sekce operačních programů EU na MŠMT Janem Vitulou. * LN Jak vzroste počet vědců? Centra by měla celkově vytvořit asi 2500 nových pracovních míst, ne všechno ale budou výzkumníci.

31 Děkuji za pozornost