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

Plastik do zadań specjalnych znika jak za dotknięciem czarodziejskiej różdżki

Recommended Posts

Plastik, który ulega błyskawicznej degradacji, nie znalazłby zbyt wielu zastosowań w życiu codziennym. Jednak taki znikający materiał znajduje się w kręgu zainteresowań tych, którzy zajmują się np. działalnością wywiadowczą. Dlatego też Pentagon i CIA z pewnością będą uważnie śledziły American Chemical Society Fall 2019 National Meeting & Exposition, gdzie zostaną zaprezentowane ostatnie postępy w pracach nad takim materiałem.

To nie jest coś, co powoli rozkłada się przez rok, jak biodegradowalny plastik, do którego konsumenci mogą być przyzwyczajeni. Ten polimer znika natychmiast, jak za włączeniem guzika, mówi doktor Paul Kohl z Georgia Institute of Technology (Georgia Tech), którego zespół pracuje nad błyskawicznie rozkładającym się polimerem.

Polimer powstaje z myślą o potrzebach Pentagonu. Dzięki niemu mogłyby powstać np. urządzenia czy pojazdy, które dosłownie znikają w oczach. To znakomicie ułatwiłoby przeprowadzanie tajnych misji, gdyż można by takie urządzenia i pojazdy pozostawiać, nie martwiąc się, że przeciwnik je znajdzie.

Z chemicznego punktu widzenia wykorzystano tutaj temperaturę polimeryzacji, która jest powiązana z napięciem sterycznym, czyli rodzajem odpychania się elektronów. Jeśli temperatura polimeryzacji pozostaje w pewnym przedziale, materiał jest stabilny. Jednak powyżej pewnej granicy temperatury napięcie steryczne rośnie do tego stopnia, że materiał się rozpada.

Zjawisko to możemy obserwować np. w przypadku polistyrenu. To bardo stabilny materiał w granicach temperatury polimeryzacji. Jednak wystarczy wsadzić go do ognia i błyskawicznie się rozpływa. Tutaj mamy do czynienia z rozpadem tysięcy wiązań chemicznych. Natomiast w materiale opracowanym przez zespół Kohla wystarczy, by doszło do rozpadku jednego wiązania, a następuje efekt domina i rozpadają się wszystkie.

Różne zespoły naukowe już wcześniej pracowały nad podobnymi rozwiązaniami, jednak problemem była ich stabilność w temperaturze pokojowej. Kohlowi udało się przezwyciężyć te problemy.

Początkowo stworzyliśmy materiał, który był wrażliwy na ultrafiolet. Mogliśmy więc wytwarzać go w pomieszczeniu dobrze oświetlonym lampami fluorescencyjnymi i pozostawał on stabilny, mówi Kohl. Jednak po wystawieni na działanie światła słonecznego materiał odparowywał lub zamieniał się w formę ciekłą. Można więc wyprodukować z niego pojazd, który będzie poruszał się w nocy czy nad ranem, a zniknie w pełnym słońcu.

To jednak był początek prac. Uczeni z Georgia Tech stworzyli też polimer reagujący na sztuczne światło. Mamy polimery przystosowane do działania w pomieszczeniach. Wchodzisz do pomieszczenia, zapalasz światło i urządzenie znika, mówi Kohl. Jakby jeszcze tego było mało, naukowcy opracowali sposób na odroczenie depolimeryzacji materiału. Możemy opóźnić depolimeryzację o konkretną ilość czasu – godzinę, dwie, trzy. Trzymasz swoje urządzenie w ciemności do czasu, aż chcesz je użyć. Potem wystawiasz je na działanie światła słonecznego, a ono działa przez trzy godziny i następnie się rozkłada, wyjaśnia Kohl.

Naukowiec mówi, że nowy materiał przyda się nie tylko w zastosowaniach wojskowych czy wywiadowczych. Wyobraża on sobie czujniki środowiskowe, które zbierają dane, a po zakończeniu badań rozpuszczają się, wywierając minimalny wpływ na środowisko.


« powrót do artykułu

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
      Amerykańscy naukowcy opracowali syntetyczne rozwiązanie, które wykazuje fototropizm, czyli podąża za kierunkiem padającego światła. Jest ono porównywane do sztucznego słonecznika. Opis systemu SunBOT (od ang. sunflower-like biomimetic omnidirectional tracker) ukazał się w periodyku Nature Technology.
      Akademicy podkreślają, że wiele sztucznych materiałów wykazuje reakcje nastyczne, co oznacza. że kierunek wygięcia nie zależy od tego, z jakiego miejsca działa bodziec. Niestety, dotąd żaden nie wykrywał i nie podążał precyzyjnie za kierunkiem bodźca, a więc nie wykazywał tropizmu.
      SunBOT powstał z połączenia 2 rodzajów nanomateriałów: światło- i termowrażliwego. Pierwszy pochłania światło i przekształca je w ciepło, drugi zaś kurczy się pod wpływem ekspozycji na ciepło.
      Zespół nadał polimerowi formę łodygi i oświetlał ją pod różnymi kątami. Okazało się, że łodyga wyginała się, nakierowując się na źródło światła. Jak tłumaczą Amerykanie, światło było absorbowane przez konkretny fragment łodygi, a powstające ciepło prowadziło do kurczenia się materiału po stronie źródła światła, przez co łodyga wyginała się w jego kierunku. Łodyga zatrzymywała się, gdy zaczynała częściowo zasłaniać promień.
      Podczas testów na łodydze umieszczano też "kwiat" będący małym panelem słonecznym. Wyniki pokazują, że urządzenie można wykorzystać do utrzymania ogniw fotowoltaicznych nakierowanych na słońce (znacząco podwyższa to ich wydajność).
       

       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      JEDI, wart 10 miliardów kontrakt z Pentagonem, został przyznany Microsoftowi. To spore zaskoczenie dla wielu specjalistów, którzy uważali, że pewnym zwycięzcą przetargu na Joint Enterprise Defense Infrastructure, jest Amazon. Przekonanie to opierało się na opinii, że Amazon jest tak naprawdę jedyną firmą, która spełnia warunki konkursu, gdyż posiada największą chmurę, która osiągnęła najwyższy poziom bezpieczeństwa, znany jako Impact Level 6.
      Kontrowersje trapiły JEDI od samego początku. Na czele grupy niezadowolonych stało Oracle, które zwracało uwagę, że postawione przez Pentagon warunki faworyzują Amazona kosztem mniejszych dostawców chmur obliczeniowych. Kontestujący dotarli nawet do prezydenta Trumpa, o którym wiadomo, że nie lubi Jeffa Bezosa, założyciela i dyrektora Amazona. Podobno prezydent Trump powiedział ówczesnemu sekretarzowi obrony, Mattisowi, by wyrzucił ofertę Amazona. W lipcu Trump zaczął publicznie kwestionować zasady konkursu, a wkrótce potem nowy sekretarz obrony, Mark Esper wstrzymał program i zarządził jego przegląd. Niedawno Esper niespodziewanie oświadczył, że wycofuje się z grona osób podejmujących decyzję, gdyż jego syn pracuje dla IBM-a, który został wyeliminowany na wczesnym etapie konkursu.
      Po rozstrzygnięciu JEDI przedstawiciele Amazona wyrazili swoje zaskoczenie. W końcu ich chmura obliczeniowa, AWS, jest jedynym dostawcą usług w chmurze dla służb wywiadowczych USA, które od niemal sześciu lat przechowują w niej tajne dane. Jesteśmy zaskoczeni decyzją. AWS to oczywisty lider na rynku chmur obliczeniowych, a szczegółowa analiza założeń kontraktu w oczywisty sposób skłania do podjęcia innej decyzji niż ta, która zapadła, oświadczył rzecznik prasowy AWS.
      Na korzyść Microsoftu mogły przemówić jego związki z Pentagonem. W ubiegłym roku US Army podpisała z Microsoftem wart pół miliarda dolarów kontrakt na dostawę HoloLens, które posłużą żołnierzom zarówno do treningów jak i misji bojowych. Ponadto firma dostarcza też MS Office 365 milionom użytkowników z sektora wojskowego. Koncern nie musi nawet starać się samodzielnie o kontrakty w ramach projektu Defense Enterprise Office Solutions (DEOS). Każda firma, która chce w ramach swoich usług zaoferować wojsku również rozbudowane narzędzia biurowe do pracy grupowej, proponuje właśnie produkt Microsoftu.
      Celem programu JEDI jest dostarczenie Pentagonowi podobnych narzędzi i możliwości działania w chmurze, jaką dysponują wielkie firmy. Obecnie wojskowi korzystają z różnych chmur i sieci, co negatywnie wpływa na przepływ danych i wydajność. JEDI ma to zmienić i zunifikować wszystko, co robi amerykański Departament Obrony, od działań pojedynczego żołnierza, po lotniskowiec, w ramach jednego zbioru danych. Zdaniem wojskowych, taka unifikacja jest niezbędna na wypadek konfliktu z wysoko zaawansowanym technologicznie przeciwnikiem, jak np. Chiny.
      Wyobraźmy sobie tempo operacji na Pacyfiku, gdy nie masz czasu zastanawiać się, jak wydobyć dane, oczyścić je i przesunąc z punktu A do punktu B. Gdy prowadzę wojnę, potrzebuję maksymalnie dużo informacji, których obróbką i sortowaniem niech zajmą się algorytmy. Bardzo trudno to zrobić bez chmury, mówi generał Jack Shanahan, dowódca Joint Artificial Intelligence Center.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Szwedzcy naukowcy z Uniwersytetu Technologiczne Chalmers opracowali wydajną metodę rozbijania dowolnego tworzywa sztucznego na molekuły. Uzyskany w ten sposób gaz można następnie wykorzystać do produkcji tworzywa o takiej samej jakości, co produkt oryginalny. Nowa technologia nadaje się do zastosowania w już istniejących zakładach przeróbki odpadów sztucznych.
      Nie zapominajmy, że plastik to fantastyczny materiał. Dzięki niemu mamy produkty, o których bez niego moglibyśmy tylko pomarzyć. Problemem jest fakt, że jego produkcja jest tak tania, iż bardziej opłaca się wytwarzać nowe tworzywa sztuczne z ropy niż zajmować się recyklingiem plastikowych odpadów, mówi Henrik Thunman.
      Naukowcom udało się jednak opracować proces, który może to zmienić.
      Dzięki znalezieniu odpowiedniej temperatury, około 850 stopni Celsjusza, odpowiedniego tempa i czasu ogrzewania, wykazaliśmy, że w ciągu godziny możemy zamienić 200 kilogramów tworzyw sztucznych w użyteczny gaz. Ten można następnie przetworzyć na poziomie molekularnym i uzyskać plastik takiej samej jakości jak ten oryginalny, wyjaśnia Thunman.
      Obecnie na świecie przetwarza się jedynie niewielką część tworzyw sztucznych, a i tutaj zwykle po przetworzeniu uzyskuje się plastik niskiej jakości. Większość tego typu materiałów ląduje na wysypiskach lub jest spalana. Obecnie wykorzystywane technologie pozwalają przeważnie na uzyskiwanie po recyklingu tworzywa coraz gorszej jakości. W końcu jest ona tak zła, że nie pozostaje nic innego niż takie tworzywo wyrzucić lub spalić. My skupiliśmy się na przechwyceniu atomów węgla z plastiku i wykorzystaniu ich do stworzenia tworzywa o oryginalnej jakości. W ten sposób uzyskaliśmy rzeczywisty recykling, dodają Szwedzi.
      Twórcy nowej metody informują, że nie tylko nadaje się ona do pracy z każdym rodzajem tworzyw sztucznych, ale można ją stosować na wielką skalę, tam, gdzie trzeba przetwarzać dziesiątki tysięcy ton odpadów. Ze szczegółami szwedzkiej technologii można zapoznać się w artykule opublikowanym na łamach Sustainable Materials and Technologies.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Opracowany w USA nowy ubieralny "e-tatuaż" jest tak elastyczny i lekki, że można go nosić nad sercem przez długi czas, w ogóle tego nie czując. Urządzenie monitoruje akcję serca na 2 sposoby, dzięki czemu lekarze zdobywają wiele cennych informacji nt. stanu zdrowia pacjenta.
      Nanshu Lu z Uniwersytetu Teksańskiego w Austin od dawna pracuje nad technologią elektronicznego tatuażu, a więc nad bazującymi na grafenie ubieralnymi urządzeniami, które umieszcza się na skórze, by mierzyć różne reakcje organizmu (od sygnałów elektrycznych po biomechaniczne).
      Najnowsze osiągnięcia zespołu opisano na łamach Advanced Science.
      Urządzenie Amerykanów wykonuje jednocześnie elektrokardiografię (EKG) i sejsmokardiografię (SKG). EKG polega na rejestracji czynności elektrycznej mięśnia sercowego z powierzchni klatki piersiowej. SKG to z kolei rejestracja na klatce piersiowej wibracji wytwarzanych przez serce.
      Zasilany ze smartfona e-tatuaż jest pierwszym ultracienkim rozciągliwym urządzeniem rejestrującym zarówno EKG, jak i SKG.
      Zbierając synchronicznie dane z obu tych źródeł, uzyskujemy o wiele lepszy wgląd w stan zdrowia czyjegoś serca - podkreśla Lu i dodaje, że można powiedzieć, że sejsmokardiografia spełnia funkcję kontroli jakości i wskazuje na trafność zapisu EKG.
      O ile miękkie e-tatuaże do EKG były już szeroko opisywane, o tyle czujniki do SKG nadal bazowały albo na sztywnych akcelerometrach (przyspieszeniomierzach), albo na nierozciągliwych membranach piezoelektrycznych. By rozwiązać ten problem, zespół Lu wykonał e-tatuaż z piezoelektrycznego polimeru - poli(fluorku winylidenu) - który tworzy "meandrującą" sieć o grubości 28 mikrometrów.
      Zintegrowanie w pojedynczej platformie czujnika SKG i dwóch złotych elektrod pozwala uzyskać miękki tatuaż, wykrywający sygnały elektro-mechano-akustyczne.
      By zmapować wibracje klatki piersiowej (zarejestrować i przeanalizować pola przemieszczeń i odkształceń) i w ten sposób wyznaczyć miejsce, w którym najlepiej umieścić e-tatuaż, naukowcy wykorzystali technikę cyfrowej korelacji obrazu 3D.
      Obecnie ekipa Lu pracuje nad ulepszeniem zbierania i przechowywania danych, a także nad metodami bezprzewodowego zasilania tatuażu przez dłuższy czas. Stworzona ostatnio aplikacja na smartfony nie tylko bezpiecznie przechowuje dane, ale i pokazuje na ekranie bicie serca w czasie rzeczywistym.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) opracowali plastik nowej generacji, który można wielokrotnie poddawać recyklingowi, nadając mu różne kształty i kolory. Obecnie plastik, ze względu na to, że zawiera najróżniejsze dodatki jak barwniki, wypełniacze czy opóźniacze zapłonu, stanowi poważny problem, m.in. dlatego, że tylko niewielka jego część może zostać poddana recyklingowi. Nawet najłatwiejszy w recyklingu PET jest powtórnie wykorzystywany jedynie w 20-30%.
      Materiał opracowany w Berkeley Lab może całkowicie zmienić reguły gry. Nowy plastik można rozłożyć na molekuły, a później ponownie je złożyć w dowolny kształt czy kolor, nie tracąc przy tym jego właściwości ani jakości. O opracowaniu nowego materiału, nazwanego PDK poli(diketoenoamina), poinformowano na łamach Nature Chemistry.

      Większość plastiku nie powstała z myślą o recyklingu. My odkryliśmy nowy sposób na tworzenie plastiku, który bierze pod uwagę recykling z perspektywy molekularnej, mówi główny autor badań, Peter Christensen.
      Wszystkie plastiki tworzone są z dużych molekuł, polimerów. Te z kolei składają się z powtarzalnych sekwencji krótszych monomerów zawierających węgiel. Problem z recyklingiem plastiku polega na tym, że związki chemiczne, które są dodawane doń, by był użyteczny, powodujące np. że jest elastyczny, wytrzymały, twardy itp., bardzo silnie łączą się z monomerami i pozostają w nich nawet podczas procesu recyklingu. Jako, że ścisłe oddzielenie od siebie plastików zawierających różne dodatki nie jest możliwe, plastik jest w procesie recyklingu rozdrabniany i roztapiany, ale trudno jest przewidzieć, jakie właściwości będzie miał produkt wyjściowy. To zaś oznacza, że plastik poddany recyklingowi jest znacznie mniej użyteczny niż ten nowo wyprodukowany. W związku z tym większość plastiku trafia na wysypiska lub do spalarni.
      Jako, że ludzkość nie ma najmniejszego zamiaru rezygnować z plastiku, a materiał ten staje się coraz większym problemem dla środowiska naturalnego, jednym praktycznym rozwiązaniem jest stworzenie plastiku, który można bez problemu poddać recyklingowi. Teraz pojawiła się na to szansa. Plastik, który można bez końca poddawać recyklingowi może być tworzony z polimerów zbudowanych z PDK.
      W PDK nienaruszalne wiązania tradycyjnego plastiku zostały zastąpione odwracalnymi wiązaniami, które pozwalają na efektywny recykling materiału, mówi materiałoznawca Brett Helms z Berkeley Lab. W przeciwieństwie do tradycyjnego plastiku monomery PDK można odzyskiwać i odczepić od nich każdy związek chemiczny. Cały proces jest wyjątkowo prosty i polega na zanurzeniu materiału w silnym kwasie. Ten oddziela monomery od dołączonych doń związków.
      Do odkrycia niezwykłych właściwości plastiku bazującego na PDK doszło, gdy Christensen eksperymentował z różnymi kwasami dodawanymi do kleju zawierającego PDK i zauważył, że skład kleju się zmienił. Zaintrygowany tym zbadał swoją próbkę za pomocą jądrowego rezonansu magnetycznego. Ku naszemu zdziwieniu w próbce mieliśmy oryginalne monomery, mówi Helms.
      Naukowcy przystąpili do eksperymentów i okazało się, że kwas nie tylko rozbija polimer PDK na monomery, ale również uwalnia monomery od wszelkich dodatków. Następnie uczeni dowiedli, że takie monomery mogą zostać ponownie połączone w polimery, a z polimerów tych można wyprodukować plastik, który nie odziedziczy żadnych właściwości po wcześniejszym materiale. To zaś oznacza, że powstał plastik, z którego można np. wyprodukować torbę foliową, tę z kolei można przerobić na część samochodową, z której po zużyciu powstanie pasek do zegarka.
      Znajdujemy się w takim punkcie historii, w którym musimy zacząć myśleć o przyszłej infrastrukturze radzącej sobie z segregacją i przetwarzaniem naszych śmieci. Jeśli taka infrastruktura będzie tworzona z myślą o recyklingu PDK i podobnych plastików, to będziemy w stanie bardziej efektywnie pozbyć się plastiku z gleby i oceanów. To dobry czas, by pomyśleć o projektowaniu materiałów i zakładów przetwórczych umożliwiających obieg plastiku w gospodarce, dodaje Helms.
      Teraz badacze chcą skupić się na stworzeniu całego wachlarza plastiku PDK o różnych właściwościach termicznych i mechanicznych. Chcą udowodnić, że ich materiał nadaje się do przemysłu odzieżowego, druku 3D i produkcji pianek technicznych. Będą też szukali sposobów na wzbogacenie poli(diketoenoaminy) o materiał pochodzenia roślinnego i z innych źródeł odnawialnych.

      « powrót do artykułu
×
×
  • Create New...