Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Pochodne zęba zastąpią włókna węglowe

Recommended Posts

Szkliwo z zębów ryb dwudysznych i belony pospolitej (Belone belone) może ułatwić wyprodukowanie lżejszych i bardziej wydajnych paliwowo samochodów czy samolotów – twierdzi prof. John Barry, fizyk z Queensland University of Technology.

Napędem dla mojej pracy jest potrzeba znalezienia nowych lepszych materiałów, ponieważ większości udoskonaleń z dziedziny materiałoznawstwa z ostatnich 60 lat nie uda się kontynuować bez wprowadzania ciągłych innowacji. Ograniczeniem są właściwości wykorzystywanych obecnie materiałów. Z powodu ciągłej potrzeby zwiększania osiągów docieramy do granic możliwości materiałów, a skutki tego zjawiska bywają katastrofalne – w tym miejscu warto przypomnieć choćby ostatnie awarie silników Airbusów 380.

Barry ma na to radę – badanie przyrody i wykorzystywanie naturalnych rozwiązań. Zęby różnych zwierząt były przystosowywane lub konstruowane do różnych celów. Jak materiały inżynieryjne są tworami kompozytowymi o właściwościach o wiele lepszych od wielu istniejących syntetyków. Zaczęliśmy od dwudysznych, ponieważ są zwierzętami prehistorycznymi [wyewoluowały we wczesnym dewonie]. Z tego powodu sądziliśmy, że budowa ich zębów będzie sporo prostsza niż u współczesnych zwierząt, które podlegały wielu ewolucyjnym zmianom. Byliśmy zaskoczeni, gdy natrafiliśmy na skomplikowaną mikrostrukturę zęba. Badaliśmy także belony, które mają wyjątkowe odporne na zniszczenia zęby.

Australijczycy tłumaczą, że w 95% ząb składa się z hydroksyapatytu, minerału zbudowanego z hydroksyfosforanu wapnia, który sam w sobie jest bardzo słaby, ale w organizmie żywym staje się twardy i wytrzymały. Zespół z QUT bada strukturę zęba na 3 poziomach. Najpierw akademicy przyglądają się kryształom zębiny (dentyny), które mogą mieć różne kształty, sposobom ich ułożenia w poszczególnych pęczkach pryzmatycznych szkliwa oraz temu, jak zorganizowana jest powierzchnia zęba, by ciąć, miażdżyć lub rozcierać pokarm.

Badacz z antypodów podkreśla, że w przeszłości naukowcy próbowali już wykorzystywać materiały naśladujące przyrodę. W czasie II wojny światowej inżynierowie pracujący nad imitowaniem właściwości drewna stworzyli włókno szklane, zaś zamek błyskawiczny to technologiczna kopia przywierających do ubrania rzepów.

Barry opowiada, że skopiowanie niektórych struktur zęba pozwoli na wyeliminowanie kompozytów włókien węglowych. Obecnie są one najlepszym z dostępnych rozwiązań, ale, niestety, pozostają bardzo mocne wzdłuż warstwy nanoszenia ziaren, a w poprzek są bardzo słabe, co ogranicza ich zastosowanie.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Ruszasz na urlop? Wiesz, jak przygotować samochód do podróży? Przed wyjazdem w daleką trasę powinieneś dobrze sprawdzić stan techniczny pojazdu, a także zabrać ze sobą odpowiednie akcesoria. Niech nic nie zaskoczy Cię podczas wyjazdu, a na pewno wrócisz wypoczęty!
      Jak przygotować samochód na wakacyjną podróż?
      Oczywiście każdy samochód powinien być regularnie sprawdzany, nie tylko przed wyjazdami na wakacje. Jednak jak wiemy w praktyce, bywa z tym różnie. Pamiętaj, że kiedy wybierasz się daleko od domu, koniecznie powinieneś przygotować auto do trasy. Zwłaszcza jeśli zabierasz ze sobą rodzinę. Zapewnienie bezpieczeństwa podróżującym bliskim to absolutny priorytet każdego kierowcy. Przygotowanie samochodu nie polega wyłącznie na sprawdzeniu jego stanu technicznego, ale także zabraniu odpowiednich akcesoriów lub narzędzi. Powinieneś także upewnić się, jaki zakres ubezpieczenia obejmuje Twoje auto i podróżujące z Tobą osoby.
      Sprawdź pobliski warsztat na trasie Twojej podróży:
      https://motointegrator.com/pl/pl/warsztaty
      Sprawdzenie stanu pojazdu i krótki serwis przed wyjazdem
      Podróże zazwyczaj planowane są z odpowiednim wyprzedzeniem. Upewnij się więc wcześniej w jakim stanie są najważniejsze podzespoły Twojego pojazdu. Sprawdź poziom zużycia klocków hamulcowych, a także stan bieżnika opon. Jeśli cokolwiek budzi Twoje wątpliwości, udaj się do mechanika. Ważne jest także sprawdzenie poziomu płynu chłodniczego i oleju. Jeśli poziom jest minimalny, konieczne będzie ich uzupełnienie. W bagażniku warto wozić także zapasową butelkę oleju i płynu chłodniczego. Nigdy nie wiadomo, co spotka Cię po drodze. Dzięki przygotowaniu zapasu będziesz mógł uzupełnić stan płynów, aby bezpiecznie dojechać do warsztatu samochodowego w razie wycieków. Przed wyjazdem warto także udać się na szybki przegląd do mechanika. Podda weryfikacji także stan zawieszania oraz stan pasków osprzętu, które również lubią niezapowiedziane odmówić posłuszeństwa. Przy okazji warto także odgrzybić i „nabić” klimatyzację. W końcu czeka Cię kilkugodzinna podróż, a lato bywa upalne.
      Co zabrać ze sobą w wakacyjną podróż?
      Przede wszystkim, sprawdź koło zapasowe. Powinieneś mieć także ze sobą pasujący klucz i lewarek, za pomocą którego możliwe będzie podniesienie auta. Wiele samochodów nie przewiduje już miejsca na koło zapasowe. Wtedy konieczne jest wożenie tak zwanego „zestawu naprawczego” składa się on z pianki wypełniającej ubytki w oponie oraz kompresora, z pomocą którego możliwe jest napompowanie koła. W bagażniku pojazdu koniecznie powinien znaleźć się także trójkąt ostrzegawczy oraz ważna gaśnica samochodowa. Obowiązkowym wyposażeniem, choć często lekceważonym, jest kamizelka odblaskowa, którą powinieneś założyć podczas nieoczekiwanych postojów. W bagażniku powinno się również znaleźć miejsce na apteczkę, mimo, że nie jest ona wymagana w świetle przepisów.
      W podróż zabierz także podstawową skrzynkę z narzędziami. Powinny się w niej znaleźć: taśma izolacyjna, opaski zaciskowe, zestaw wkrętaków i kluczy płasko oczkowych i zapasowe żarówki. Choć w nowoczesnych autach niewiele można naprawić samodzielnie, warto mieć takie podstawowe narzędzia. Z ich pomocą możesz naprawić np. bagażnik dachowy. Poza tym przygotuj akcesoria ułatwiające jazdę. Powinien to być uchwyt do telefonu, a także ładowarka samochodowa. Jeśli nie korzystasz z map Google, powinieneś zabrać ze sobą również nawigację GPS. Mogą przydać się również okulary przeciwsłoneczne z polaryzacją, jeśli masz spędzić za kółkiem wiele godzin.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Szkliwo to najtwardszy materiał biologiczny wchodzący w skład naszego organizmu. Znane jest ze swojej wyjątkowej sztywności, twardości, lepkosprężystości, stabilności i wytrzymałości. Mimo, że jego grubość liczona jest w milimetrach, jest wyjątkowo odporne na deformacje i uszkodzenia. A wszystkie te właściwości zawdzięcza swojej wyjątkowej strukturze. Teraz uczeni z Chin i USA stworzyli materiał, który naśladuje tę strukturę dzięki specjalnie pokrytym nanowłóknom. Jego właściwości mechaniczne są lepsze od właściwości szkliwa, dzięki czemu nowy materiał znajdzie szerokie zastosowanie w inżynierii.
      Hewei Zhao z Beihang University w Pekinie i jego zespół rozpoczęli pracę od zsyntetyzowania nanowłókien hydroksyapatytu o długości 10 mikrometrów. Następnie pokryli je warstwą amorficznego nadtlenku cynku, który tworzy silne wiązania z hydroksyapatytem. Włókna następnie poprzeplatano molekułami poli(alkoholu winylowego), a całość zamrożono. Miksturę poddano działaniu dwukierunkowego gradientu temperatury. Utworzyły się równolegle ułożone kryształy lodu, co wymusiło na włóknach zajęcie przestrzeni pomiędzy kryształami i ułożyło je wszystkie w tym samym kierunku. W końcu całość poddano liofilizacji i kompresji. W wyniku całego procesu otrzymano gęste sztuczne szkliwo zbudowane z równolegle ułożonych i ściśle przylegających warstw nanowłókien hydroksyapatytu pokrytych nadtlenkiem cynku.
      Szczegółowe analizy wykaząły, że taka struktura wytrzymuje naprężenia przekraczające 140 MPa, a podczas rozciągania zwiększa swoją długość zaledwie o 1,8% przed rozerwaniem. Co ważne, Zhao i jego zespół wykazali, że materiał ten można masowo produkować i nadawać mu dowolny kształt.
      Szczegółowy opis materiału opublikowano na łamach Science.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) postanowili sprawdzić, w jaki sposób kwaśne i słodkie napoje wpływają na szkliwo zębów w skali nano. By ocenić zmiany mechaniczne i morfologiczne zachodzące w czasie indukowanej napojami erozji szkliwa, zespół posłużył się mikroskopem sił atomowych (AFM).
      Nieleczona, utrata szkliwa może prowadzić do różnych problemów, w tym przebarwień, pęknięć czy nadwrażliwości. Raz uszkodzone szkliwo nigdy się już nie odbuduje, dlatego badania wyjaśniające, jak erozja szkliwa się rozpoczyna i rozwija, zwłaszcza w najwcześniejszych etapach, mają spore znaczenie dla utrzymania zdrowia zębów.
      Doktorzy Panpan Li i Chungik Oh wybrali do badań 3 popularne napoje: Coca-colę, Sprite'a i sok pomarańczowy. Za pomocą AFM badano topografię powierzchni i sporządzano mapę modułu sprężystości.
      Od ochotników w wieku 20-35 lat, którzy odwiedzili KAIST Clinic, pozyskano 5 zdrowych zębów trzonowych. Po wyrwaniu trzymano je w wodzie destylowanej. Napoje kupiono i otwarto tuż przed eksperymentem z zanurzaniem.
      Naukowcy zaobserwowali, że wraz z czasem zaburzenia chropowatość powierzchni szkliwa znacząco rosła, a moduł sprężystości drastycznie spadał. Zademonstrowano, na przykład, że po 5 min przebywania w cieczy moduł sprężystości był 5-krotnie niższy.
      Dodatkowo Koreańczycy zaobserwowali preferencyjne wytrawianie uszkodzonego szkliwa. Zbyt mocne szczotkowanie zębów i pasty z cząsteczkami polerującymi, które są reklamowane jako sposób na usunięcie biofilmu, mogą zaś powodować zadrapania szkliwa.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Gdy piorun uderzy w samolot, pilot powinien jak najszybciej wylądować, by można było sprawdzić ewentualne uszkodzenia maszyny. Na pierwszym planie jest tutaj stawiane bezpieczeństwo, jednak bardzo często maszyna wychodzi z takiego zdarzenia bez szwanku, a cała procedura powoduje spore koszty i opóźnienia.
      Najnowsze badania sugerują, że najlepszym sposobem na zmniejszenie ryzyka uderzenia pioruna w samolot może być... dodanie ładunku elektrycznego na jego powierzchni.
      Podczas lotu na powierzchni samolotu gromadzą się dodanio lub ujemnie naładowane jony. Szczególnie dużo gromadzi się ich na dziobie, końcówkach skrzydeł i statecznika. Jeśli pojawi się duża różnica w ładunkach zanim samolot wleci w naładowany obszar atmosfery, jony mogą przepłynąć wzdłuż poczycia i zamknąć obwód z chmurami prowadząc do pojawienia się wyładowania.
      W 2018 roku inżynier Carmen Guerra-Garcia z MIT i jej sudent Colin Pavan, przeprowadzili obliczenia, z których wynikało, że aby zapobiec takim wydarzeniom należy dodać do poszycia samolotu ujemne ładunki elektryczne. Teraz oboje przetestowali model samolotu z umieszczonym na pokładzie generatorem. Badali swój model w różnych warunkach, sprawdzając, jak rozkładają się ładunki elektryczne i co się z nimi dzieje.
      Badania potwierdziły, że przepływ jonów prowadzi do zainicjowania wyładowań elektrycznych. Potwierdziły też, że dodanie ujemnych ładunków pomaga w uniknięciu takich zjawisk.
      Naładowanie samolotu brzmi jak pomysł szaleńca, ale dodanie ładunków ujemnych zapobiega gromadzeniu się ładunków dodatnich, co z kolei może zapobiec pojawieniu się wyładowania, mówi inżynier Pavlo Kochkin z Uniwersytetu w Bergen. Od lat zajmuje się on problematyką wyładowań elektrycznych na powierzchni samolotów. Teraz, zainspirowany badaniami naukowców z MIT, tworzy specjalny symulator, w którym uwzględni różne poziomy naelektryzowania powietrza i zawartość pary wodnej.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      BAE Systems wyprodukowało bezzałogowy ultralekki samolot (UAV), który może konkurować z satelitami czy dronami. PHASA-35 (Persistent High-Altitude Solar Aircraft) może pochwalić się skrzydłami o rozpiętości 35 metrów, a więc dorównującej rozpiętości skrzydeł Boeinga, ale waży przy tym 150 kg, w tym 15 kg stanowi ładunek. Samolot został po raz pierwszy oblatany 10 lutego na poligonie australijskich sił powietrznych Woomera.
      Latał przez nieco mniej niż godzinę. To jednak wystarczyło do przetestowania jego aerodynamiki, autopilota i manewrowości. Wcześniej testowaliśmy te elementy na mniejszych modelach samolotu, więc większość problemów już poprawiliśmy,mówi Phil Varty z BAE Systems.
      Prototyp pokryty jest ogniwami fotowoltaicznymi firmy MicroLink Devices. Ich producent twierdzi, że skuteczność konwersji paneli sięga 31%.
      Na potrzeby testu tylko część skrzydeł pokryliśmy panelami. Urządzenia te o grubości kartki papieru generowały 4 kW. W ostatecznej wersji samolotu panele umieścimy na całej powierzchni skrzydeł i dostarczą one 12 kW, zapewnia Varty.
      Energia słoneczna napędza dwa silniki elektryczne i zasila zestaw ponad 400 akumulatorów, które pozwalają samolotowi na lot w nocy. Jak mówi Varty, akumulatory – w przeciwieństwie do paneli słonecznych – nie są ostatnim krzykiem techniki. Firma postawiła na znane, niezbyt wydajne i tanie rozwiązanie, podobne do tego, jakie możemy spotkać w smartfonach. Chodzi o to, żeby łatwo można było wymienić akumulatory na nowe, gdy pojawi się lepsza sprawdzona wersja.
      Przedstawiciele BAE Systems zauważają też, że pomimo tego, iż test samolotu był prowadzony latem w Australii, to pojazd zaprojektowano tak, by mógł latać podczas najmniej sprzyjającej pory roku – przesilenia zimowego. Dlatego też PHASA-35 może potencjalnie pozostawać w powietrzu nieprzerwanie przez cały rok. Będzie latał w stratosferze na wysokości około 20 kilometrów. Tam jest niewiele wiatru, nie chmur i turbulencji, mówi Varty.
      Samolot może być sterowany z Ziemi. Jest też wyposażony w autopilota, któremu można wgrać wcześniej przygotowaną trasę. Urządzenie może pozostawać w określonym punkcie lub wykonywać złożone manewry. Można go wyposażyć w aparaty fotograficzne, czujniki i różnego rodzaju urządzenia śledzące. Dlatego też PHASA-35 w wielu zastosowaniach może zastąpić drony czy satelity.
      Najlepsze wojskowe drony mogą pozostawać w powietrzu maksymalnie przez 3 doby. Z kolei satelity muszą utrzymać prędkość co najmniej 7 km/s, by pozostać na wyznaczonej orbicie. Samolot BAE Systems będzie mógł bez przerwy monitorować określone miejsce, a dzięki temu, że znajduje się niżej nad Ziemią, dostarczy dokładniejszych obrazów. Jednak jego przydatność i czas pozostawania w powietrzu będą w dużej mierze zależały od masy ładunku. Osobną kwestią jest odporność na awarie przez cały rok.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...