Široké využití umělé inteligence (AI), strojového učení (ML) a dalších moderních metod výrazně urychluje proces inovace a vývoje nových materiálů. Díky tomu se doba potřebná k jejich uvedení ve stavebnictví, energetice, automobilovém průmyslu a další průmyslové výrobě a na trh zkrátila z několika desetiletí na pouhé roky.
Udržitelné materiály
V posledních letech se zájem o udržitelnost zvýšil napříč segmenty. Množství odpadu vznikajícího při výrobě a používání materiálů je motorem přísnější ekologické regulace. Firmy napříč různými odvětvími proto přehodnocují výrobní postupy, aby snížily svůj dopad na životní prostředí s cílem snížit uhlíkovou stopu.
Nové materiály, jako je recyklovaný beton, dřevěné kompozity a produkty s nízkou uhlíkovou stopou, se stávají stále populárnějšími. Dalším příkladem je indický start-up MYNUSCo, který vyvinul biologicky rozložitelné a recyklovatelné sloučeniny vyráběné z obnovitelných zdrojů a zemědělského odpadu. Jeho produkty nacházejí využití v automobilovém průmyslu, logistice nebo obalovém segmentu.
Inovativní beton
Populární je vývoj nových druhů betonu, jako je beton transparentní, samočisticí nebo s lehkými agregáty, které přinášejí nové možnosti pro design a funkčnost staveb.
Transparentní beton, který je známý také jako světelný nebo luminescentní, je speciální druh betonu, který umožňuje průchod světla skrz materiál. Tento inovativní produkt se používá především pro architektonické a designové účely, kde je požadována průhlednost a propustnost světla. Vyroben je tak, že se do směsi betonu přidávají optická vlákna z plastu nebo skla. Ta jsou ve směsi betonu rozmístěna tak, aby umožňovala průchod světla. Výsledný materiál je pevný, odolný a má schopnost propouštět světlo.
Beton s lehkými agregáty je betonová směs, do které jsou jako plniva nebo přísady přidány lehké materiály. Lehké agregáty snižují hmotnost betonu a zlepšují jeho izolační vlastnosti.
Samočisticí beton je inovativní stavební materiál, který se v poslední době stal trendem ve stavebnictví. „Tento beton obsahuje speciální přísady, které mu umožňují samočištění a udržování estetického vzhledu bez nutnosti pravidelné údržby. Využívají se k tomu fotokatalytické přísady, které reagují s UV zářením a znečištěním ve vzduchu. Tato reakce vytváří oxidační prostředí, které rozkládá organické nečistoty na povrchu betonu. Dešťová voda nebo vlhkost vzduchu pak tyto rozložené nečistoty odplavuje z povrchu, a tím se beton samočistí,“ říká Lukáš Rom ze společnosti Kärcher.
Inteligentní materiály
Chytré materiály představují významný trend napříč průmyslovými odvětvími. Jedná se o materiály, které reagují na vnější podněty, jako jsou změny teploty, tlaku, elektrického pole nebo světla, a mění své vlastnosti či strukturu. Tato schopnost umožňuje jejich využití v široké škále aplikací, od stavebnictví přes medicínu až po spotřební elektroniku.
Jedním z reálných příkladů je polyvinylidenfluorid (PVDF) kombinovaný s uhlíkovými nanomateriály. Tato kombinace vykazuje vynikající piezoelektrické vlastnosti, což umožňuje jeho použití v senzorech pro monitorování pohybu, zdravotního stavu nebo strukturální integrity staveb. Navíc nachází uplatnění v energetických aplikacích, jako je sklizeň mechanické energie z okolního prostředí.
„Jedním z dalších příkladů reálného využití smart materiálů s fotovoltaickými vlastnostmi je generování elektrické energie. Tyto materiály se pak používají k výrobě solárních panelů a dalších zařízení pro výrobu elektrické energie ze slunečního záření. Jejich využití se stále rozšiřuje a výzkum v této oblasti pokračuje s cílem vytvořit efektivnější a cenově dostupnější fotovoltaické materiály,“ říká Pavel Bursa ze společnosti Resacs.
Inovativní izolační materiály
Nové izolační materiály nabízejí lepší tepelnou a zvukovou izolaci. Například aerogely, které jsou extrémně lehké a mají vynikající izolační vlastnosti, dokáží účinně izolovat budovy a snižovat tepelné ztráty. Aerogely se často používají jako součást izolačních systémů pro stěny, stropy, podlahy a střechy. Jsou také vhodné pro izolaci potrubí a dalších stavebních prvků. Díky svému nízkému objemu a lehkosti umožňují snadnou manipulaci a instalaci. Použití aerogelové izolace ve stavebnictví může přispět ke snížení energetické náročnosti budov a zlepšení energetické účinnosti.
Pokročilé filtrační materiály
„Moderní filtrační technologie pomáhají čistit vodu nejen v domácnostech a firmách, ale i v provozech s nejvyššími nároky na čistotu – v gastronomii a farmaceutickém či biotechnologickém průmyslu. Každá filtrace vyžaduje jiné složení a typy filtrů přinášejících potřebné čištění – od pevných nečistot, chlóru, kovů a dalších látek. Nejpokročilejší filtry jsou založeny na bázi ultrafiltrace či nanofiltrace při využití různých membránových technologií. Výstupem pak je zcela čistá voda vyhovující těm nejpřísnějším nárokům,“ říká Jaroslav Žák ze společnosti BWT. Dalším způsobem využití nejnovějších filtračních materiálů je při odsávání nebezpečného prachu, které díky pokročilým filtrům pomáhá předcházet výbuchu v rizikové zóně 22 v prašných průmyslových či výrobních prostředích. „V příslušném mokro-suchém vysavači jsou použity skládané filtry Safety/HEPA vyrobené z materiálu z PES vláken s dvojitým potahem PTFE v kombinaci s kompletním antistatickým systémem. Stroj je pak elektrostaticky uzemněný a účinně zabraňuje elektrostatickému výboji,“ říká Lukáš Rom ze společnosti Kärcher.
Materiálová informatika
V současnosti velké společnosti stále častěji využívají přístup k materiálům založený na práci s daty. „Díky použití informatiky, výpočetních metod, strojového učení a umělé inteligence dokážou efektivně organizovat, analyzovat a modelovat materiálová data, což jim umožňuje vyvíjet pokročilé a inovativní materiály. Tento přístup zefektivňuje získávání vědeckých poznatků z komplexních dat a výrazně urychluje výzkumné a vývojové procesy,“ říká Michal Černý ze společnosti Audiopro.
Americký start-up Kebotix se specializuje na vývoj autonomních laboratorních systémů, které zrychlují výzkum nových materiálů. Využívá velká data, umělou inteligenci, robotické technologie a intuitivní uživatelské rozhraní k optimalizaci celého vývojového cyklu. Zaměřuje se především na vývoj materiálů, které přispívají k řešení problémů v oblasti udržitelnosti, ochrany veřejného zdraví a eliminace nebezpečných látek v průmyslové výrobě.
Kanadský start-up Matelligence nabízí datově orientované nástroje pro odborníky na materiálové vědy, které pomáhají objevovat nové materiály. Jeho řešení zahrnuje patentované algoritmy umělé inteligence a výpočetní metody, které snižují počet potřebných experimentů a urychlují screening materiálů. Matelligence se zaměřuje na klíčové oblasti, jako je čistá energie, elektronika a výrobní technologie.
Petr Jarkovský
www.karcher.cz
