Vlakno od ugljikovih nanocjevčica – vlakno nad vlaknima - Monitor.hr
02.01. (08:00)

Varteksova odijela bila bi neuništiva

Vlakno od ugljikovih nanocjevčica – vlakno nad vlaknima

Što je najčvršće na svijetu? Ako se zadržimo na čvrstom tlu egzaktne znanosti, nema sumnje da je najtvrđa stvar kemijska kovalentna veza. U prosinačkom broju časopisa Science Advances izašao je znanstveni rad o povećanju žilavosti, čvrstoće i toplinske vodljivosti vlakna od ugljikovih nanocjevčica. Da bi vlakno bilo čvrsto, ili – bolje rečeno – da bi se vlakno moglo napraviti od bilo kojeg materijala, molekule treba razvući u jednom smjeru i postići da se među njima uspostave čvrste veze. Mjerenja mehaničkih svojstava niti su pokazala da ima vlačnu čvrstoću od 4,6 GPa, 60 puta veću od čvrstoće najlona. Primjena? Čarape ispletene od takvog vlakna mogle bi se nositi čitav život, a posebice bi bile dobre ljeti jer se u njima ne bi znojile noge (šala). Dobro bi došlo u zrakoplostvu i astronautici, svugdje gdje treba imati čvrsto i kemijski otporno uže. Nenad Raos za Bug


Slične vijesti

Jučer (11:00)

Skoro kao da je živ

Raos: Vapneni cement koji krpa sam sebe

Izuzmemo li bitumen i gips, vapno je najstariji vezivni materijal – poznat Egipćanima u trećem stoljeću prije nove ere. Pri pečenju vapna troši se energija (toplina) koja nastaje izgaranjem fosilnih goriva. Još je gore s betonom. Računa se da 9 % sveukupne emisije CO2 potječe od proizvodnje, transporta i upotrebe betona. Gdje je rješenje? Rješenje je u novim građevinskim materijalima, u novim vezivima, u novim cementima. I evo jednog takvog, skoro pa čudesnog. Tajna novoga materijala je u enzimu koji omogućuje da se napravi vapno, vezivo, ne od kalcijeva hidroksida nego od kalcijeva klorida. Najvažnije svojstvo novog građevnog materijala krije se u riječi self-healing. Novi se enzimski građevni materijal veže za stari, već očvrsnuti materijal, a da pritom na spoju ne gubi čvrstoću. To je pokazao pokus lomljenja grede. Nenad Raos za Bug.

20.03. (08:00)

Sat kemije

Raos: Fosfor za glad – glad za fosforom

Fosfor, kao element otkriven 1669. godine, nastaje od mokraće, točnije od mokraćnog taloga. Možda u fosforu leži tajna grčke vatre, samozapaljive tekućine koju je u sedmom stoljeću izumio Grk Kalinikos i njome dvaput spalio arapsko brodovlje pred Konstanipolom. Ironija povijesti je i da se danas fosfor ne dobiva iz nečega „što je od čovječjeg tijela“, mokraće ili kostiju, nego iz minerala apatita, koji je po kemijskom sastavu kalcijev fosfat s nešto fluoridnih, hidroksidnih i kloridnih iona. Godišnje se u svijetu proizvede 30 milijuna tona fosfora i za tu se svrhu iskopa i preradi 223 milijuna tona fosforne rude. Iako bez fosfora nema života, iako svatko od nas ima u svoj tijelu oko kilogram fosfora, rudna nalazišta fosfata vrlo su rijetka. Gotovo sav fosfor dolazi iz dvije države, Kine i Maroka, s time da u Maroku leži 70 % svjetskih rezervi. 85 % dobivenog fosfora koristi se za proizvodnju umjetnih gnojiva, a 10 % za ishranu stoke. Nenad Raos za Bug.

13.03. (11:00)

Ipak smo došli iz svemira

Raos: Kako su u svemiru nastale aminokiseline?

Japanski istraživači su u staklenu epruvetu stavili vodu u kojoj su otopili najjednostavniji dušikov spoj, amonijak (NH3) i dva najjednostavnija organska spoja koja sadrže kisik – metanol, CH3OH, i formaldehid (metanal), HCHO. Takvu otopinu podvrgnuli su gama zračenjima. Dobili su više aminokiselina, ali među njima nije prednjačio glicin (najjednostavnija aminokiselina). Najviše je bilo alanina. Odgovara li to onome što nalazimo u meteoritima? Ne odgovara. U najpoznatijem meteoritu Murchinsonu – ima otprilike isto toliko alanina koliko i beta-alanina, oko 1,4 ppm (grama po toni). A trebalo ga je biti puno više. Što se dogodilo? Bilo ga je više, ali je i nestao. Sve ima svoju trajnost, pa tako i trajnost aminokiselina. A postanak života na Zemlji? To je malo duža priča, ali zaključak je kratak: najčešća aminokiselina u pradavnom oceanu bio je alanin. Jer tada ga je u meteoritima bilo mnogo više nago danas, Nenad Raos za Bug.

06.03. (09:00)

Sam svoj vatrogasac

Raos: Umjetna lava štiti od požara

Nekoć se toplinska zaštita postizala upotrebom šuplje cigle – danas za to služi poliuretanska pjena. A poliuretanska pjena se lako pali i lako gori, a usto pri gorenju ispušta vrele otrovne plinove čije je udisanje glavni uzrok smrti od požara. Gdje je rješenje? Rješenje je u pronalasku dobrog usporivača vatre, dakle tvari čiji će premaz, poput stipse u stara vremena, sprječavati da ono što je pod njom – bilo da je to poliuretanska pjena, drvo ili čak kovina – zahvati vatra. Tajna novog usporivača vatre je prije svega u keramičkom materijalu, točnije u lakotaljivom staklu, koje na temperaturi iznad 350 oC počinje teći po vatrom zahvaćenoj površini poput lave po obroncima vulkana. Na kraju od nezaštićene ploče ostaje tek malo ugljena, dok se ploča premazana usporivačem vatre gasi sama od sebe – čim se ukloni plamen – Nenad Raos za Bug.

27.02. (08:00)

Naći će oni korisnije rješenje

Raos: Koliko se plastike zapravo reciklira?

Većina plastičnog otpada, kojeg odvajamo zato da ne završi pod slojem zemlje na odlagalištu, na kraju će tamo ipak završiti. Žalosno ali istinito: samo se 9 % na svijetu proizvodne plastike reciklira. Razlog tome nije samo to što se plastični otpad nedovoljno odvaja. Glavni razlog je, kao što rekoh, u kemiji. Za to međutim nije kriva samo termoplastika. Najveći krivac za takvo stanje stvari jesu kompozitni materijali, materijali koji se ne sastoje samo od jedne čiste tvari. Polimeri su puni dodataka – od drugih polimera i keramike do krede, kaolina, gipsa, aluminijava hidroksida, pigmenata i ugljičnih vlakana – da bi im se svojstva prilagodila primjeni. Otpadna se plastika može mnogo bolje iskoristiti ako se kemijski preradi. Nenad Raos, Bug.

20.02. (09:00)

It is alive!

Raos: „Dvolične“ kapljice ulja – napola žive

Mogu li se kapljice ulja gibati? Mogu. Kapljice ulja nose električni naboj, pa kad se u emulziju stave elektrode, kapljice će se gibati prema katodi ili anodi, ovisno o polaritetu svoga naboja. Riječ je o elektroforezi, pojavi za koju se zna još od sredine 19. stoljeća. Elektroforezom se ne odvajaju samo tekuće nego  i krute čestice. Gibanje kapljica temelji se na Marangonijevom efektu: talijanski fizičar Carlo Marangoni još je 1855. godine uočio da dvije tekućine koje se razlikuju po površinskoj napetosti mogu na mjestu dodira izazvati gibanje. No to je samo temelj, fizička osnova. Ako se kroz otopinu propusti laserska zraka, Janove kapljice će se (zbog zagrijavanja medija) početi gibati prema zraci i to tako da će prema izvoru topline biti okrenuta kapljica fluoriziranog ulja. Primjena? Janusove kapljice već se upotrebljavaju u optici i za izradu senzora. Zato ih treba što bolje istražiti. Nenad Raos za Bug.

13.02. (08:00)

Što ima novo u prošlosti?

Raos: Kakvi su bili prvi proteni – i prvi genski kôd

Tu se ne misli na genetski kod i DNA, već na ono što je zajedničko svemu što živi i što je živjelo na našem planetu. Jasno je da je genski kôd nekoć, u osvit života, morao biti mnogo jednostavniji. I evo odgovora: u početku se proteini nisu sastojali od 20 nego samo od četiri aminokiseline, a genska šifra nije imala 48, nego samo četiri znaka. To bi značilo da je postepeno evoluirao do onog današnjeg, iako na mnoga pitanja što se sve odvijalo u tom procesu i dalje ne postoji odgovor. No, zato postoji teorija „zamrznutog slučaja“ (freeze-accident theory) koja kaže da su se promjene dogodile slučajno, a onda su se očuvale jer su se pokazale uspješnima u vječnoj borbi za očuvanje vrste. Zakoni evolucije (slučajne mutacije plus prirodna selekcija) vrijedili su i u ona davna vremena kada život još nije bio život. Nenad Raos za Bug.

06.02. (11:00)

Mali i lijekovit

Raos: Mikrorobot za rad u tjelesnim tekućinama

Znanstvena fantastika: robot mikrometarskih ili još manjih, nanometarskih dimenzija koji se slobodno giba ljudskim tijelom, svuda stiže i sve popravlja. Da bi se mikrorobot mogao gibati tjelesnim tekućinama treba ga nekako pogoniti i usmjeravati. Priroda je taj problem odavno riješila dajući jednostaničnim organizmima, od bakterija do spermatozoida, flagele, sitne bičeve. Taj sustav za kretanje vrijedan je svakog divljenja jer omogućuje jednostaničnom organizmu da se guba brzinom od 25 do 30 µm/s. Takvu brzinu jedva da dostiže najbrža kopnena životinja. No, i za mikrorobota ima rješenje: umjesto bičeva, mjehurić zraka kao pogonsko sredstvo. Djelovanjem ultrazvuka mjehurić zraka počinje vibrirati, a s njime i fluid oko njega, pa to gibanje pokreće kapsulu. Jedino što se ona za razliku od bakterije ne može kretati sama, već liječnikultrazvučnom sondom. Zgodno za isporuku lijekovite tvari u tijelu. Nenad Raos za Bug.

30.01. (09:00)

Elektrotehnika ipak ne mari za agregatno stanje

Raos: Elastični strujni krug – od tekućeg metala

Od svih kemijskih elemenata u periodnom sustavu samo su dva tekuća, naravno na sobnoj temperaturi: brom i živa. Živa je metal, vječno rastaljen, posve tekuć. No ima još jedan kemijski element, metal sličan živi, no za njega se, nasuprot „živom srebru“, ne bi moglo reći ni da je tekuć ni da je krut. Kako to? Riječ je o galiju (Ga). Galij se tali već na 30 oC, pa bi se moglo reći da je to treći tekući kemijski element i drugi tekući metal – ako živimo u Africi. Upravo je to svojstvo galija, točnije njegove slitine s indijem, navelo kineske znanstvenike da od nje naprave elastični strujni krug, točnije elastičnu tiskanu pločicu. Sve to ukazuje na nebrojne mogućnosti primjene, prije svega u medicini i robotici. Nenad Raos za Bug.

23.01. (08:00)

Toga se ni Tesla ne bi sjetio

Raos: Nezapaljiva litij-ionska baterija

Rješenje je salamunsko: treba napraviti bateriju s vodom bez vode. I evo je: u časopisu Matter objavljen je rad kineskih znanstvenika „Enabling high-energy-density aqueous batteries with hydrogen bond-anchored electrolytes“. Ključna riječ je hydrogen bond-anchored electrolyte, elektrolit s usidrenom vodikovom vezom. Tajna vode je u vodikovoj vezi. Mjerenja su pokazala da nova baterija ima početnu gustoću energije 141 W h kg-1 koja potom blago opada da bi nakon 1000 ciklusa punjenja i pražnjena iznosila 125 W h kg-1, dakle 70 % početne vrijednosti. Ona se po sposobnosti skladištenja energije ipak ne može mjeriti s najboljim litij-ionskim baterijama. No to mnogo ne smeta jer vodena baterija je nezapaljiva, manje je opasna po zdravlje, lakše se reciklira, a i proizvodnja će joj biti jeftinija. Nenad Raos za Bug.