są tworzywa twarde jak stal?

2008-03-26

Naukowcy wynaleźli tworzywo sztuczne, które ma twardość stopu żelaza i węgla, ale jest od niego lżejsze. Struktura nowego plastiku przypomina budowę masy perłowej, która jest jednym z najtrwalszych materiałów znanych w naturze.

Czego możemy się nauczyć od małży? Na przykład tego, jak zbudować plastik wytrzymały jak stal. Po przeanalizowaniu struktury masy perłowej uczeni z University of Michigan stworzyli nowy rodzaj tworzywa sztucznego, które jest lekkie i przezroczyste, ale jednocześnie twarde jak stop żelaza i węgla.

Masa lub macica perłowa to wewnętrzna warstwa muszli niektórych ślimaków oraz małży. Ma ona szczególne właściwości - iryzuje, czyli błyszczy wszystkimi kolorami tęczy. Jednocześnie jest jednym z najtwardszych materiałów, jakie stworzyła natura. Obie te cechy zawdzięcza swojej specyficznej budowie. Jeśli bowiem przyjrzeć się masie perłowej pod silnym mikroskopem, można zauważyć, że jej struktura przypomina ścianę zbudowaną z warstw zanurzonych w zaprawie maleńkich cegiełek.

W masie perłowej "zaprawę" stanowi organiczna zawiesina składająca sią z białek oraz chityny. W niej znajdują się "cegły", czyli kryształy węglanu wapnia. "Zaprawa" szczelnie otacza kryształy, co zapobiega pękaniu materiału, a kolejne warstwy budulca leżą jedne na drugich. I właśnie dzięki takiemu układowi warstw masa perłowa jest niezwykle twarda. Dlatego też doskonale się nadaje do wykorzystania jako tworzywo dekoracyjne, na przykład do robienia modnej biżuterii.

Niezwykłe właściwości masy perłowej zainteresowały uczonych z University of Michigan, którzy chcieli stworzyć wyjątkowo odporny na uderzenia czy złamanie plastik. Dotychczas było z tym wiele kłopotów. Naukowcy potrafią już co prawda robić z pojedynczych atomów węgla superwytrzymałe nanopręciki oraz nanorurki. Ale nie da się z nich zbudować większego obiektu, np. blaszki. Uzyskiwany w ten sposób materiał jest bowiem podatny na złamania.

"Do tej pory nie potrafiliśmy sprawić, by z wytrzymałych nanobloków lub nanorurek stworzyć równie mocne tworzywo sztuczne" - opowiada profesor Nikolas Kotov - jednak dzięki temu, że nasz plastik ma budowę typu "cegły i zaprawa", udało się to osiągnąć.

Struktura nowego tworzywa sztucznego idealnie imituje budowę macicy perłowej. "Zaprawę" stanowi rozpuszczalny w wodzie polimer (polimery to tworzywa zbudowane z wielu jednakowych cząsteczek nazywanych merami; polimerami są np. tworzywa sztuczne). Jest nim alkohol poliwinylowy, substancja chemiczna podobna do kleju używana do produkcji tekstyliów lub farb. "Cegłami" natomiast są drobiny montmorillonitu - popularnego i powszechnie spotykanego minerału ilastego. Montmorillonit (nazwany tak od miejscowości Montmorillion we Francji) tworzy bardzo drobne kryształy o średnicy nieprzekraczającej 1 mikrometra. I właśnie te kryształki idealnie nadają się do pełnienia funkcji "cegieł".

Nowy przepis na plastik - zanurzyć montmorillonity w alkoholu poliwinylowym - brzmi więc prosto, choć cokolwiek fantastycznie. Równie interesujący jest sposób, w jaki uczeni zbudowali nowe tworzywo. Do budowania kolejnych mikrowarstw plastiku posłużyła bowiem specjalnie stworzona do tego celu maszyna. Jej główną częścią było robotyczne ramię, na którego końcu przyczepiono kawałek szkła wielkości listka gumy do żucia. Szkło było podstawą, na którą następnie nakładano kolejne warstwy plastiku.

Konstruowanie to przebiegało w kilku etapach. Najpierw szkło było zanurzane w roztworze kleistego polimeru. Następnie mechaniczne ramię przenosiło je do płynu, w którym znajdowały się nanoblaszki z montmorillonitów. Kryształki przyklejały się do polimeru, tworząc pierwszą warstwę plastiku. Warstwa ta schła, po czym cały proces powtarzano. Dopiero po nałożeniu na siebie 300 warstw nowo powstające tworzywo sztuczne osiągnęło grubość zbliżoną do grubości taśmy klejącej.

Tak jak spodziewali się naukowcy, otrzymany w ten sposób plastik okazał się twardy niemal jak stal oraz niepodatny na złamania. Przy tym był lżejszy od stali i na dodatek przezroczysty. Uczeni podkreślają też niskie koszty jego wytwarzania - składniki obu warstw są tanie i bardzo łatwe do zdobycia.

Dlatego też prof. Kotov jest zdania, że wynaleziony przez jego i jego kolegów materiał może w przyszłości znaleźć wiele rozmaitych zastosowań. Gdyby udało się jeszcze bardziej zmniejszyć jego wagę, mógłby posłużyć do budowy lekkich pancerzy dla wojska lub policji i używanych przez nich pojazdów, a także zaworów oraz bezzałogowych samolotów.

Więcej informacji: www.dziennik.pl

źródło: www.dziennik.pl

są okulary z polimerów, które zmieniają kolor pod wpływem prądu?

2007-09-10

Użytkownik nowych okularów przeciwsłonecznych będzie mógł zmienić kolor szkieł za pomocą jednego przyciśnięcia guzika. Nad tego typu urządzeniem pracuje Chunye Xu z University of Washington. Szkła okularów wykonane są z elektrochromatycznego polimeru, który zmienia kolor w odpowiedzi na przepływ prądu. Jego ważną właściwością jest fakt, że energia elektryczna potrzebna jest nie cały czas, a tylko do zmiany wyglądu szkieł.

Użytkownik nowych okularów przeciwsłonecznych może zmienić kolor szkieł za pomocą jednego przyciśnięcia guzika

W prototypowych okularach zamontowano baterię stosowaną w zegarkach. Zanim się wyczerpie właściciel okularów będzie mógł zmienić ich wygląd wiele tysięcy razy. Prototypowe szkła mogą być niebieskie lub w pełni przezroczyste i przyjmują też wiele odcieni pomiędzy oboma skrajnymi stanami. Amerykańscy uczeni pracują teraz nad wielokolorową wersją okularów, ale nie mają jeszcze ich prototypu. Przygotowali już, co prawda, czerwone i zielone polimery elektrochromatyczne, ale nie są one wystarczająco stabilne.

Połączenie właściwości trzech polimerów (niebieskiego, czerwonego i zielonego) umożliwiłoby stworzenie okularów, których szkła mogłyby przyjmować wszystkie kolory tęczy. Xu uważa, że okulary nad którymi pracuje, trafią na rynek za dwa do trzech lat.

Więcej informacji: uwnews.org

źródło: uwnews.org

wynaleziono tworzywo rozpuszczalne w wodzie morskiej?

2007-08-28

Do tej pory tworzywowe odpady były bardzo kłopotliwym ładunkiem wszelkiego rodzaju statków. Po pierwsze, zajmowały cenne miejsce, po drugie, trzeba je było ze sobą wozić do momentu zawinięcia do portu. Od dziś wszystko może się zmienić, ponieważ chemicy z Uniwersytetu Południowego Mississippi (USM) wynaleźli plastikowy materiał, który rozpuszcza się w wodzie morskiej. Wystarczy więc bez wyrzutów sumienia wyrzucić opakowania za burtę, a natura zajmie się nimi sama.

Biodegradowalnych plastików nie testowano jeszcze w wodzie słodkiej. Dotychczasowe doświadczenia z tworzywem przedstawiono na krajowej konferencji Amerykańskiego Stowarzyszenia Chemicznego. Tradycyjne materiały tworzywowe rozkładają się latami, a powstające substancje mogą być toksyczne dla flory i fauny morskiej. Nowe plastiki znikają w ciągu 20 dni, a produkty uboczne są bezpieczne dla środowiska.

Nowy tworzywo otrzymano, łącząc poliuretan z PLGA (kopolimerem kwasu DL-polimlekowego i kwasu glikolowego albo, inaczej mówiąc, polilaktydem glikolidem). PLGA stosuje się m.in. w szwach chirurgicznych. Zmieniając skład chemiczny plastiku, naukowcy uzyskali materiały różniące się właściwościami mechanicznymi, od delikatnych tworzyw przypominających gumę po bardzo sztywne i twarde.

W wodzie morskiej zachodzi hydroliza do nietoksycznych substancji (wszystkie one występują w naturze). W zależności od składu, są to: woda, dwutlenek węgla, kwas mlekowy, kwas glikolowy, kwas bursztynowy, kwas kapronowy oraz L-lizyna. Wynaleziony przez Amerykanów plastik jest cięższy od zasolonej wody. Dlatego opada na dno, co powinno zabiec wynoszeniu go przez fale na plaże.

Na razie produkt nie jest jeszcze całkowicie przygotowany do rozpoczęcia sprzedaży. Najpierw należy zoptymalizować właściwości plastiku, uwzględniając ważne zmienne środowiskowe, np. temperaturę, wilgotność i skład wody morskiej. Aby można go było używać, trzeba też zmienić międzynarodowe prawo morskie, które zabrania zostawiania plastikowych ładunków na wodzie.

źródło: Kopalniawiedzy.pl

za 4 lata na całym świecie z sieci korzystać będzie 1,5 mld osób?

2007-08-09

Rosnąca liczba użytkowników internetu w Chinach, Indiach, Brazylii i Rosji przyczyni się do wzrostu światowej populacji internautów. Za 4 lata na całym świecie z sieci korzystać będzie 1,5 mld osób - prognozują analitycy JupiterResearch. W 2006 r. populacja internautów wynosiła 1,1 mld.

Przez ostatnią dekadę wzrastająca ilość użytkowników sieci w USA, Japonii, Kanadzie i Europie Zachodniej tworzyła większość światowej populacji internautów.

Do 2011 r. udział Amerykanów w globalnej populacji internautów zmniejszy się z 21 proc. w 2006 r. do 17 proc. W ciągu kolejnych 4 lat USA utrzyma jednak pozycję kraju z najwyższą penetracją internetu na świecie, która w 2011 r. wyniesie 76 proc. Na podobnym poziomie będzie utrzymywać się penetracja w Europie Zachodniej.

Na wzrost populacji internautów w krajach takich jak Indie czy Chiny wpływ będzie miał nie tylko przyrost ludności, ale również rozwój infrastruktury oraz wzrost konsumpcji.

źródło: Mediarun.pl

stare opony można przetwarzać na paliwo Diesla?

2007-07-17

Amerykańska firma Global Resource Corporation (www.globalresourcecorp.com) znalazła sposób, jak za pomocą gigantycznej mikrofalówki przerobić stare opony na paliwo Diesla.

O odkryciu amerykańskiej firmy donosi "New Scientist". Dotychczas z wykorzystanym ogumieniem aut nie można było nic zrobić. Stare opony były składowane na wysypiskach i jak większość tworzyw sztucznych stanowiły coraz większy problem. Odkrycie Amerykanów pozwoli go wreszcie rozwiązać - opracowana przez nich technologia jest skuteczna i prosta. Zmielone opony wkłada się do... mikrofalówki. Po chwili materiał zmienia się w paliwo do silnika Diesla, lekki gaz, którym można palić w piecu, i kupkę stali oraz grafitu. Stal może iść na złom, a grafit, który nadaje oponom czarny kolor, da się z powrotem wykorzystać w produkcji ogumienia jako wysokiej klasy surowiec.

Źródłem nowatorskiego pomysłu na utylizację opon okazały się zwykłe mikrofalówki. Metoda opracowana przez firmę GRC wykorzystuje tę samą zasadę, dzięki której na co dzień podgrzewamy potrawy w kuchence. Jedyna różnica polega na tym, że w domowej mikrofalówce emitowane są fale radiowe o jednej częstotliwości (2,45 GHz), natomiast urządzenie Amerykanów wykorzystuje 1200 precyzyjnie dobranych częstotliwości fal radiowych.

I na tym polega sukces. W zwykłej kuchence mikrofalowej fale radiowe wprawiają w ruch cząsteczki wody, co nagrzewa całą potrawę. W urządzeniu Global Resource fale radiowe wprawiają w drgania długie łańcuchy węglowodorów. Częstotliwości są tak dobrane, że poruszają się tylko łańcuchy o określonej długości. W pewnym momencie wiązania w łańcuchu węglowodorów pękają. Cały związek chemiczny rozpada się na mniejsze kawałki, które stają się albo gazem, albo cieczą. Co najważniejsze, proces ma dodatni bilans energetyczny - paliwa, które dzięki niemu uzyskujemy, dają więcej energii niż zużywa mikrofalówka. To sprawia, że cały biznes przerabiania opon na ropę staje się opłacalny.

"Z 9 kg zużytych opon otrzymamy 4,5 litra paliwa Diesla, ok. 1,4 metra sześciennego gazu i 3,4 kg grafitu" - mówi Jerry Meddick, dyrektor ds. rozwoju biznesu z firmy GRC. Odpadem jest jedynie kilogram nienadającej się już do wykorzystania stali.

Poza przetwarzaniem opon urządzenie Global Resource ma też inne nowatorskie zastosowania. Pozwala między innymi wydobyć paliwo z ciężkich frakcji ropy naftowej, których dotychczas nie poddawano rafinacji i które były zużywane do produkcji asfaltu. To niemało - dziennie na świecie przetwarza się 80 milionów baryłek ropy (12 miliardów litrów), z czego 4 procent stanowi ciężki odpad sprzedawany na budowy dróg.

Metoda rozrywania dłuższych łańcuchów węglowodorowych za pomocą mikrofal może też przywrócić drugą młodość tym polom roponośnym, z których zaprzestano już wydobycia, bo ropa w szybach była zbyt ciężka, by opłacało się eksploatować złoże.

Niestety sposób na utylizację opon nie jest aż tak ekologiczny, jakby wydawało się na pierwszy rzut oka. Wprawdzie dzięki niemu hałdy opon znikną, ale gdy jako paliwo trafią do baków, zostaną przerobione na dwutlenek węgla i przyczynią się do powiększania efektu cieplarnianego. Możemy się jedynie pocieszać, że ten dwutlenek węgla i tak pojawiłby się w atmosferze, bo kierowców tankujących paliwo niespecjalnie będzie obchodzić, skąd ono pochodzi - z ropy czy z opon.

źródło: New Scientist, Dziennik