Univerzita Pardubice

Chytré textilie i pleny. Nejen za nimi stojí mladý pardubický vědec Tomáš Syrový

14.03.2017
Tomáš Syrový z katedry polygrafie a fotofyziky na půdě finského VTT prezentuje svůj interaktivní poster se senzory, Smart Labely, displeji a dalšími tištěnými prvky
Tomáš Syrový z katedry polygrafie a fotofyziky na půdě finského VTT prezentuje svůj interaktivní poster se senzory, Smart Labely, displeji a dalšími tištěnými prvky
Foto: Archiv T. Syrového
Svou výzkumnou dráhu zaměřuje na materiálový tisk. Pracuje multioborově a vyvíjí funkční a praktické věci. Momentálně třeba tištěný lithiový akumulátor, bandážové senzory či tištěné paměti. Vymýšlet nové věci ho zkrátka baví. Když totiž pozná nějaký nový materiál, ihned přemýšlí, jak jeho funkčnost dále využít. Za své nápady posbíral Ing. Tomáš Syrový, Ph.D., z Katedry polygrafie a fotofyziky Fakulty chemicko-technologické i řadu ocenění.

Nedávno jste získal ocenění rektora za publikaci v časopise s vysokým impakt faktorem. Co pro vás tato cena znamená?

Určitě to pro mě znamená moc, protože je to uznání tady u nás doma na univerzitě, reflexe mojí práce, a to je moc potěšující. Víceméně moji práci znají především národní či mezinárodní výzkumné či průmyslové organizace, se kterými spolupracuji.

Máte ve své sbírce nějaké další ceny?

Nějaké ceny již na kontě mám, osobně je moc nezveřejňuji. Důležité je pro mě to, že se na mě lidé obrátí znovu a znovu kvůli spolupráci, výzkumu nebo řešení problémů. To je určitě taky důkaz, že vaši práci lidé respektují.

Tu poslední jste získal za publikaci textu s názvem „Cathode material for lithium ion accumulator sprepared by screenprinting for Smart Textile applications“ (Journal of Power Sources, Vol. 309, 2016). Můžete přiblížit, čím se zabýváte?

Ano, byla to publikace, ve které jsme popsali malou část výzkumu z oblasti tištěných lithiových akumulátorů. Ten řešíme v rámci průmyslového projektu Subatex v rámci programu TAČR Alfa, jehož jsem koordinátorem. Podařilo se nám vyvinout tištěné vrstvy, které mají velmi slibné nabíjecí a vybíjecí charakteristiky a umožňují rapidní nabíjení/vybíjení při zachování vysoké kapacity elektrod. V daném výzkumu pracujeme s výzkumným centrem CVVOZE z VUT Brno, které je v oblasti lithiových baterií špička v ČR.

Zmínil jste projekt Subatex. Co je jeho náplní?

Cílem projektu je vyvinout tzv. energy harvesting systém pro pracovní či volnočasové oblečení – tedy komplexní energeticko-funkční systém, který je schopen napájet vybrané, např. výstražné či komunikační funkce chytrých textilií. K tomu, abychom dokázali zvládnout daný technický problém, samozřejmě využíváme plně synergie našeho konsorcia, ve kterém máme výbornou skupinu elektrotechniků ze ZČU vedenou doc. Hamáčkem, dále firmu Applycon, která se zabývá implementací elektrotechniky do oděvů. Dále jsou zde přední české firmy z oblasti vývoje a výroby nanovlákenných struktur (SPUR Zlín), vývoje chemických specialit (Centrum organické chemie), dvě skupiny z VUT v Brně, které mají v konsorciu za úkol zajišťovat orientaci směru vývoje a charakterizaci Lion akumulátorů (CVVOZE), a dále pak skupinu prof. Weitera, která pro dané funkční oblečení vyvíjí tištěné solární články.

Čím do projektu přispívá vaše skupina?

Moje skupina pro daný systém vyvíjí tištěný lithiový akumulátor, který je nabíjen pomocí energy harvesting systému vyvinutého na ZČU, který zahrnuje bezdrátové rezonanční nabíjení či nabíjení ze solárního článku. V současné době jsme v pokročilém stádiu a letos byla na veletrhu Avantex prezentována volnočasová bunda s výstražným diodovým systémem, vybavená dalšími výše zmíněnými technologiemi. Dané technologie však jsou plánovány i na další chytré textilie, např. na pracovní oděvy hasičů, záchranářů, policistů, kde mají velké zkušenosti především ZČU a Applycon.

Videoukázka: Plně tištěný transparentní elektroluminiscenční displej

Vaším osudem se tedy stala především tištěná elektronika?

Není to jen tištěná elektronika, nazval bych to spíše materiálový tisk, neboť těch věcí, co řeším, je opravdu mnoho, občas se mi ani již vše nechce uvádět, neboť mívám pocit, že mi to lidé ani už nevěří. Ale prostě ty věci mě baví. Když poznám nějaký nový materiál, co má nějakou funkčnost, hned přemýšlím, jak ho k něčemu využít.

Jaké další věci řešíte?

Zabývám se obecně materiálovým tiskem a pracuji na přípravě jednoduchých vrstev, ale i složitých multivrstvých struktur pomocí tiskových či nánosovacích technik. V podstatě řeším vše jak v laboratorním, tak i v průmyslovém měřítku. Jsou to věci od jednoduchých vrstev, jako jsou fluorescenční, fosforescenční, antimikrobiální, antistatické, až po složitější věci, jako jsou senzory, baterie, displeje nejrůznějších technologií, tranzistory, paměti, a z nich zkomponované celky jako například demonstrátor, který byl prezentován v soutěži prestižní organizace OE-A v rámci konference LOPEC v minulém roce. Ten byl založen na plně tištěném elektrochromním displeji, který jsem vyvinul, a tištěné zinko-uhlíkové baterii, pro které byly použity tiskové materiály centra Frauhofer ENAS Chemnitz, s nimiž rovněž spolupracuji.

Mluvíte o tisku a jeho využití, jak to funguje?

Chceme využít masivní výrobní potenciál tiskových technik, které dnes dokážou při grafickém tisku produkovat i rychlostí 1 km za minutu. Pro lepší představu to znamená, že když máte tiskový stroj, který je schopen potisknout 5 m širokou fólii či papír, tak potisknete plochu fotbalového stadiónu cca za jednu minutu a takové tiskové stroje existují.

O co přesně tedy v materiálovém tisku jde?

V podstatě v materiálovém tisku jde o to, že se snažíte připravit tiskem levně a ve velkém objemu nějakou funkční věc, která může pomoci v denním životě (vrstvy pro prodloužení trvanlivosti potravin, antimikrobiální, antistatické, elektromagneticky stínicí aj.), při ochraně lidského zdraví, zboží aj. Někdy zkoumáte věc principiálně úplně novou, jindy se vyvíjí již nějaká známá funkcionalita, akorát díky tisku se příprava daného produktu uskuteční výrazně levněji, a tím umožní snadnější dostupnost. Nicméně i převod již známého principu na přípravu tiskem není snadný a vyřešit celý technologický proces někdy trvá i roky.

Videoukázka: Demonstrátor kombinující tištěné prvky – baterii, elektrochromní displej a ovládací tlačítka

Pro jaké obory je takový tisk určen?

Spolupracuji multioborově – s odborníky z oboru elektrotechniky, textilního průmyslu, chemického průmyslu, automobilového průmyslu, zdravotnictví, potravinářství, s výrobci bílé a domácí techniky. Takže materiálovým tiskem můžete zhotovovat produkty od tištěných RFID štítků přes tištěná léčiva, senzory úniku a průsaku kapalin, jednoduché funkční vrstvy zajišťující např. sterilitu povrchu produktu až po různé senzory, jako je např. bandážový senzor, který testujeme společně s FN Hradec Králové a INOTEX Dvůr Králové nad Labem a OTK Group Kolín.

Co je to za senzor? Jak pomůže personálu v nemocnicích?

Indikuje stav krytu ran a umožňuje určit vhodný okamžik, kdy má být bandáž vyměněna. To je velmi důležité, neboť předčasný převaz může dost často způsobovat devastaci ran a pozdní zase neumožňuje efektivní hojení ran. Dané senzorové řešení testujeme na krytech ran pro končetiny a břišní oblasti a máme na něj podán patent. Letos bych měl realizovat i přenos výroby senzoru na průmyslovou úroveň, kde otestujeme výrobu senzorů tiskem v průmyslovém měřítku, tj. v objemu minimálně desítek tisíc kusů takovýchto senzorů.

Takže se s touto technologií můžeme potkat i my laici, je to tak?

Určitě, náš vývoj s partnery se vždy snažíme orientovat do světa běžných a spotřebních věcí, hned od počátku se snažíme ohlížet na účelnost, ekologii a ekonomiku vyvíjeného produktu. Příkladem může být jedna ze zajímavých aplikací z poslední doby a těmi jsou např. chytré inkontinenční pleny, které jsem ve spolupráci s Dr. Kubáčem z COC vyvinul pro Fatru, a.s., a jsou nyní ve fázi testování. Senzor tištěný přímo na plenovém materiálu byl již otestován produkčně – ověřili jsme produkci při rychlosti 200 metrů za minutu a natiskli jsme 6 km užitku za cca 30 minut. S danou funkcionalitou se nyní primárně orientujeme na inkontinenční pleny, které se využívají v LDN či při tzv. „home care“ péči, která se stává stále více aktuální.

V čem jsou ty vaše pleny chytré?

Pomocí zmíněného senzoru tyto pleny umožňují obslužnému personálu dálkově hlídat „stav“ plen pacientů, a tak účinně předcházet opruzeninám či dekubitům u dlouhodobě ležících. V daných souvislostech samozřejmě přemýšlíme i nad segmentem dětských plen, ale zde zatím necháváme „radost z kontroly“ samotným rodičům. Výhodou našeho řešení je robustnost technologie přípravy senzoru a jeho nízká cena, protože jsme tento senzor schopni tisknout při rychlostech 200 metrů za minutu a více. To nám dává velkou výhodu oproti konkurenčním řešením, které jsou většinou založeny na vkládání senzorových elementů, které nemusí ani poskytovat tak dobrý uživatelský komfort. 

Má tato technologie podle vás někde své hranice?

To nelze odhadnout, stále se setkávám s novými výzvami, novými nápady a potenciálními aplikacemi pro různá odvětví, jako jsou medicínské aplikace, obalový průmysl, strojařský průmysl, automotive aj.

Co dalšího máte s tištěnou elektronikou v plánu?

V současnosti se začínáme zabývat oblastí tištěných pamětí typu WORM a RRAM pro ochranu zboží, pro jeho identifikaci a ukládání informací. Jedná se o nepřepisovatelné, ale i přepisovatelné paměti zhotovené pomocí tisku. Zde jsme podpořeni programem Epsilon od agentury TAČR a spolu se mnou za UPCE řeší daný projekt i prof. Wágner a jeho skupina.

Ing. Tomáš Syrový, Ph.D., působí na Katedře polygrafie a fotofyziky Fakulty chemicko-technologické Univerzity Pardubice. Zabývá se materiálovým tiskem. Je autorem či spoluautorem 32 odborných publikací v IF či recenzovaných periodikách. Na mezinárodních a národních konferencích přednesl více jak 35 příspěvků. Je autorem řady patentů, užitných vzorů, funkčních vzorků a ověřených technologií, z nichž vybrané jsou licenčně uplatněny. Za svou práci obdržel řadu ocenění doma i v zahraničí. Zatím poslední ocenění je od rektora Univerzity Pardubice za publikaci v časopise Journal of Power Sources (Vol. 309, 2016) s vysokým impakt faktorem, které obdržel při loňských listopadových oslavách.

Autor: Mgr. Zuzana Paulusová
Oddělení propagace a vnějších vztahů UPa


Zaujal Vás tento článek? Sdílejte ho a šiřte dál:

komentáře provozovány na Disqus