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

Szwedzki superpapier

Recommended Posts

Naukowcy ze szwedzkiego Królewskiego Instytutu Technologicznego najpierw rozdzielili poszczególne nanowłókna celulozy uzyskane z pulpy drzewnej, a następnie stworzyli z nich wyjątkowy papier. Jest on siedmiokrotnie bardziej wytrzymały i dwa do trzech razy bardziej rozciągliwy niż zwykły papier. Nowy materiał może zostać wykorzystany do tworzenia odpornych opakowań, filtrów, membran oraz części samochodowych czy samolotowych.

Celuloza to jeden z najbardziej powszechnych i łatwo dostępnych naturalnych polimerów. Zwykły papier produkowany jest z nieuporządkowanych wiązek włókien celulozy. Średnica takiej wiązki wynosi przeciętnie około 30 mikrometrów. Z kolei do produkcji nanopapieru Szwedzi wykorzystali pieczołowicie oddzielone pojedyncze włókna celulozy. Te są znacznie cieńsze od wiązek, gdyż mają od 10 do 40 nanometrów średnicy.

Indywidualne włóka są niezwykle wytrzymałe. Mają właściwości podobne do Kevlaru - mówi profesor Lars Berglund.

Testy wykazały, że nanopapier, zanim ulegnie uszkodzeniu, wytrzymuje o 66% silniejsze uderzenie niż to, które kruszy żelazne odlewy. Wytrzymałość tę zawdzięcza swojej rozciągliwości. Nanopapier można rozciągnąć nawet o 10%, podczas gdy zwykły papier rwie się po rozciągnięciu o 3-4 procent.

Szwedzi, produkując nanopapier, najpierw poddali pulpę drzewną działaniu enzymów oraz obróbce mechanicznej. To oddzieliło od niej celulozowe mikrowłókna. Następnie pulpę przepuszczono przez urządzenie w którym pod wysokim ciśnieniem bardzo szybko przepływała przez liczne mikrokanaliki. Dzięki temu nanowłókna równomiernie rozłożyły się w wodzie. Później taką wodną zawiesinę nanowłókien przepuszczono przez filtr uzyskując rodzaj żelu, a z niego pod ciśnieniem uzyskano płachtę papieru o grubości 100 mikrometrów.

Profesor Berglund mówi, że krytycznym momentem całego procesu jest właśnie równomierne rozłożenie włókien celulozy. Bardzo ważnym czynnikiem jest też porowatość papieru. Im więcej porów, tym jest on bardziej rozciągliwy, a więc i wytrzymały.

Szwedzi muszą teraz sprawdzić różne właściwości swojego papieru. Powstaje przede wszystkim pytanie, jak będzie się on zachowywał w obecności wody.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Bardzo ważnym czynnikiem jest też porowatość papieru. Im więcej porów, tym jest on bardziej rozciągliwy, a więc i wytrzymały.

Ciekawe, jak wyglądałaby wytrzymałość podobnie zrobionej nanostali ;) Za pomocą frezowania stworzyć takie supercienkie włókienka, ułożyć na sobie, a potem zgrzać :) Ciekawe, co by z tego wyszło ;P

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
      Mimo, że cyfrowa komunikacja i stosowane w niej systemy bezpieczeństwa stają się coraz bardziej zaawansowane, wciąż dochodzi do wycieków danych. Wycieki te to poważny problem z potencjalnie niszczycielskimi konsekwencjami w postaci wybuchu wojen czy sporów ekonomicznych i społecznych. Chociaż media elektroniczne są nieodzowne w naszym codziennym życiu, papier wciąż jest głównym medium przechowywania informacji i wiele ważnych dokumentów wciąż istnieje wyłącznie w formie papierowej, mówią naukowcy z Chin, którzy opracowali nową metodę zapisywania ukrytych informacji na papierze.
      Na łamach magazyny Matter uczeni z Uniwersytetu w Nankinie informują o wykorzystaniu bibuły filtracyjnej pokrytej związkami manganu do drukowania niewidocznych gołym okiem informacji. Można je odczytać oświecając papier światłem UV. Oczywiście istnieją już podobne techniki ukrywania tekstu na papierze. Mają one jednak liczne wady. Po pierwsze, nie można ich usunąć. Po drugie, gdy już zauważymy taki ukryty tekst, to – nawet jeśli został zaszyfrowany – mamy do niego dostęp i możemy pracować nad złamaniem kodu. Chiński wynalazek jest znacznie bardziej doskonały i bezpieczny.
      Nowa technika polega na pokryciu środkami chemicznymi zawierającymi mangan papieru używanego do produkcji bibuł filtracyjnych. Następnie wystarczy czysta woda, by nanieść nań napis niewidoczny gołym okiem. Woda zmienia bowiem właściwości fotoluminescencyjne związków zawierających mangan. Wystarczy oświetlić papier promieniami UV, a napis zobaczymy w postaci ciemnego tekstu na jaśniejszym tle. Całość charakteryzuje się bardzo niską toksycznością, a dodatkową zaletą techniki jest fakt, że ukrytego napisu można się pozbyć, Wystarczy przez około 15 sekund potraktować papier suszarką, by napis zniknął. Sam papier można wykorzystać nawet 30-krotnie. Chińczycy przypuszczają, że jeśli uda im się znaleźć inne podłoże niż bibuła filtracyjna, to będzie można jeszcze więcej razy wykorzystać papier. Co interesujące, ukryty napis samoczynnie nie zniknie jeśli nie potraktujemy go suszarką. Eksperymenty wykazały, że może on przetrwać ponad 3 miesiące.
      To jednak nie wszystkie postępy, jakich dokonali uczeni z Nankinu. Wykorzystali też dwa różne związki zawierające mangan. Jeden z nich został naniesiony na papier jako tło, a drugim wykonano ukryty nadruk. Nadruku nie można było zobaczyć ani gołym okiem, ani za pomocą promieniowania UV, gdyż po oświetleniu UV oba związki emitują światło o niemal identycznej długości fali i intensywności. Jednak związek użyty do wykonania napisu emituje światło nieco dłużej, napis można więc zobaczyć wykorzystując techniki obrazowania opierające się na różnicy czasu.
      Na tym jednak nie koniec. W kolejnym eksperymencie uczeni wykorzystali różne zawierające mangan tusze do wydrukowania serii liczb, które emitowały światło w różnym czasie po ekspozycji na UV. Dzięki temu, poprzez śledzenie zmian intensywności emisji światła możliwe jest odczytanie liczb w odpowiedniej kolejności i odszyfrowanie wiadomości. Następnie informację można usunąć poprzez płukanie w specjalnym roztworze, by później na tym samym papierze nanieść te same liczby za pomocą różnych tuszy, przez co wyświetlą się w innej kolejności, kodując inną wiadomość.
      To niezwykle wysoki poziom zabezpieczeń, który może sprawdzić się w zastosowaniach wojskowych czy przemysłowych, stwierdzili badacze.
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Doktor Julian Allwood i doktorant David Leal-Ayala z Univeristy of Cambridge udowodnili, że możliwe jest usunięcie toneru z papieru, który został zadrukowany przez drukarkę laserową. W procesie usuwania papier nie zostaje poważnie uszkodzony, dzięki czemu tę samą kartkę można wykorzystać nawet pięciokrotnie. Niewykluczone, że w niedalekiej przyszłości powstaną urządzenia, które będą potrafiły zarówno drukować jak i czyścić zadrukowany papier.
      „Teraz potrzebujemy kogoś, kto zbuduje prototyp. Dzięki niskoenergetycznym skanerom laserowym i drukarkom laserowym ponowne użycie papieru w biurze może być opłacalne“ - mówi Allwood.
      Niewykluczone, że nowa technika nie tylko przyniesie korzyści finansowe firmom i instytucjom, ale również przyczyni się do ochrony lasów, redukcji zużycia energii i emisji zanieczyszczeń, do których dochodzi w procesie produkcji papieru i jego pozbywania się, czy to w formie spalania, składowania czy recyklingu.
      Naukowcy, dzięki pomocy Bawarskiego Centrum Laserowego, przetestowali 10 różnych konfiguracji laserów. Zmieniano siłę impulsów i czas ich trwania, używając laserów pracujących w ultrafiolecie, podczerwieni i w paśmie widzialnym. Podczas eksperymentów pracowano ze standardowym papierem Canona pokrytym czarnym tuszem z drukarki laserowej HP. Takie materiały i sprzęt są najbardziej rozpowszechnione w biurach na całym świecie.
      Po oczyszczeniu z druku, papier był następnie analizowany przy użyciu skaningowego mikroskopu elektronowego, który pozwalał zbadać jego kolor oraz właściwości mechaniczne i chemiczne.
      Wstępne analizy wykazały, że rozpowszechnienie się techniki oczyszczania i ponownego wykorzystywania papieru może o co najmniej połowę obniżyć emisję zanieczyszczeń związaną z produkcją i recyklingiem papieru.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Studenci ekonomii z Lehigh University w Pensylwanii wyliczyli, ile kosztowałoby zbudowanie Gwiazdy Śmierci - bojowej stacji kosmicznej z "Gwiezdnych wojen".
      Wg Amerykanów, średnica pierwszej stacji wynosiła 140 km. Założono, że stosunek stali do objętości konstrukcji jest taka, jak we współczesnych okrętach wojennych. Po dokonaniu obliczeń okazało się, że w takim przypadku do budowy Gwiazdy Śmierci trzeba by 1,08x1015 ton stali. Przyjmując, że dzisiejsze tempo produkcji stali to 1,3 mld ton rocznie, wstępny (odlewniczy) etap prac zakończyłby się dopiero po 833315 latach. Koszt operacji wynosiłby 852.000.000.000.000.000 dol. (wg cen z br.). To odpowiednik światowego produktu krajowego brutto pomnożonego przez 13 tysięcy.
      Skoro potrzebowalibyśmy 1,08x1015 ton stali, oznacza to, że na Ziemi znajduje się tyle żelaza, że dałoby się z tego skonstruować ponad 2 mld Gwiazd Śmierci. Jak napisano na blogu Centives, przy realizacji projektu obliczonego na miliardy stacji budowniczy musieliby wykorzystać całe żelazo ze skorupy ziemskiej i sięgnąć po to z jądra.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Ponad 3 tys. lat temu w Afryce Środkowej zniknęły duże połacie lasu deszczowego, który został zastąpiony sawannami. Do tej pory zakładano, że powodem była zmiana klimatu, jednak najnowsze badania pokazały, że zaobserwowanych przekształceń nie da się wyjaśnić wyłącznie w ten sposób. Tym, co mogło wspomóc działanie klimatu, była działalność człowieka.
      Zespół Germaina Bayona z Francuskiego Instytutu Badania Morza w Plouzané analizował rdzenie osadów dennych z ostatnich 40 tys. lat z ujścia rzeki Kongo. Poszukiwano markerów geochemicznych, w tym wodoru wskazującego na poziom opadów, potasu i glinu.
      Rdzenie ujawniły, że nasilone wietrzenie chemiczne rozpoczęło się ok. 1500 r. p.n.e., co pokrywa się z pojawieniem się na tym terenie ludów Bantu. Wietrzenie chemiczne w próbkach z wcześniejszych okresów odpowiadały zmianom w opadach, jednak po 1000 r. p.n.e. już tak nie było.
      Wietrzenie chemiczne może być wywołane naturalnie przez opady deszczu i erozję, ale przyspiesza je też wycinka drzew oraz intensywny rozwój rolnictwa. Ponieważ ok. 3000 lat temu zrobiło się bardziej sucho, naukowcy spodziewali się ograniczenia wietrzenia, a nie wzrostu, który ujrzeli w rdzeniach. Bayon sugeruje, że Bantu intensywnie ścinali drzewa, by zrobić miejsce pod pola i dymarki do wytopu żelaza. Przekształcając wzorce erozji gleby, wspomogli zmianę klimatu. Naukowcy nie umieją ustalić, w jakim dokładnie stopniu działalność ludzi odpowiadała za zastąpienie lasu deszczowego sawanną, ale biorąc pod uwagę osady, sądzą, że w znacznym.
      Wg Francuzów, uzyskane wyniki pomogą zinterpretować procesy zachodzące w dzisiejszych lasach deszczowych, np. w Amazonii, gdzie w pierwszej dekadzie XXI w. odnotowano dwie susze.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Od ok. 300 lat w Nuanquan w prowincji Hebei na zakończenie Święta Latarni odbywa się niecodzienny pokaz - Dashuhua. Wbrew pozorom, uczestnicy nie są pirotechnikami, tylko kowalami i nie korzystają ze sztucznych ogni, lecz ze stopionego żelaza. Rozbryzgując gorący metal o ścianę, chronią się słomkowym kapeluszem i narzutką z owczej skóry (współcześnie niektórzy uzupełniają strój rękawicami i kombinezonem hutniczym).
      Gdy nabrany chochlą, a następnie wyrzucony w powietrze gorący metal zderza się z chłodną ceglaną ścianą, powstają widowiskowe pióropusze tężejącej surówki.
      Bogaci Chińczycy mogli sobie pozwolić na prawdziwe fajerwerki. Biedni kowale nie, ale wykorzystali zjawisko, z którym stykają się w pracy. Z czasem chlustanie żelazem zaczęło się ludziom podobać bardziej od sztucznych ogni, dlatego przynosili rzemieślnikom skrawki metalu, by jakoś wspomóc ulubione widowisko. Obecnie zostało tylko 4 kowali kultywujących tradycję Dashuhua. Na szczęście została ona uznana za niematerialne dziedzictwo ludzkości i przez to objęto ją ochroną.
       
       
×
×
  • Create New...