Del:
Top 10 overraskende nye anvendelser til skum
I laboratoriernes verden er skum ikke skummet, der gør øl til at se skarpt ud. Udseende som geler, faste stoffer og endda på kvanteplanet er skum øremærket for at forbedre menneskers liv på bemærkelsesværdige måder.
Dette fleksible stof fremmer innovation i kamp, operationelle teatre og robotik. Det skaber også et sikrere miljø for offentligheden. På sit mest bizarre skum ligger i hjertet af et mysterium, der stiller spørgsmålstegn ved selve virkeligheden.
10 dybere undersøiske udforskning
De fleste køretøjer, skibe og fly indeholder noget, der hedder syntaktisk skum. Materialet er kendt for at være letvægt, hårdt og flydende. Dette gør syntaktiske dele perfekte til ubåde, bortset fra én ting. De tumler fra sprøjtestøbsformer, da mindre dele skal fastgøres sammen, og enhver form for søm er sårbar over for fejl.
I 2018 fandt forskerne, at 3-D-udskrivning ville løse dette ved at udskrive hele delen i stedet for sektioner. Det var ikke let. Syntaktisk skum består af milliarder hule mikrosfærer, fremstillet af glas eller keramik, inde i plastikharpiks.
I starten blev de enten knust under blanding af harpiksen, eller de tilstoppede printerens dyse. Succes kom, da holdet skiftede til en anden plastharpiks og erstattede kuglerne med flyveaskeboller. Blanding af de to ingredienser tog stor kontrol, fordi kuglerne stadig kunne flade. Men i sidste ende virkede ideen.
Ved anvendelse af kommercielt tilgængelige printere blev de første intakte syntaktiske skumdele født. Dette har særlig appel til dybhavs ubåde. Fabrikanter kan nu underholde ideen om at udskrive massive dele som en enkelt enhed, der gør det muligt for ubåde at driste dybtrykket dybere end tidligere.
9 Asbest-spisende skum
På et tidspunkt var asbest det materiale, der blev valgt til brandsikre bygninger. Lavet af magnesium og siliciumoxider, det var både flammehæmmende og holdt gips fra at falde af væggene.
Da sandheden begyndte at asbest var et stærkt kræftfremkaldende middel, havde det været i brug i årtier og bredt installeret i hjem, kontorer og skoler. Fjernelse af materialet tog tid og en dyb tegnebog. Værre, når asbest er revet fra en mur, kan nogle fibre flyde rundt i luften og indåndes.
I de senere år har et flammefyrningsfirma i Florida fundet en løsning. De skabte et specielt skum lavet af fluorider og syrer. Når det blev injiceret i en mur, brød den kemiske skum ned asbestfibre i et uskadeligt silikat. Ikke alene sparer boligejer prisen på en ny væg og en mulig sygdom, men materialet, som forbliver bag, forbliver brandhæmmende.
8 Første Soundproof Nanofoam
Når russerne og koreanerne mødes, bliver det interessant. I dette tilfælde piskede forskerne verdens første lydabsorberende nanofoam. Det kan ikke virke så meget, men dette banebrydende materiale kunne redde liv.
At bruge skum som støjblocker er ikke noget nyt. Desværre blokerede tidligere forsøg kun højfrekvenser, og det er det lavere område, der er skadeligt for mennesker. Lavfrekvenser som infralyd kan føre til skræmmende helbredsproblemer.
Det nye nanofoam er det tætteste, som forskere er kommet for at neutralisere det lavere spektrum. Det absorberede frekvenser så lave som 0,5-1,6 kHz. Forskere tog ark af dagligdags lydabsorberende skum og injicerede hver med mikroskopiske granuler af silica og magnetit. De sidste trin omfattede blødgør arkene i flydende nanopulver og udførte ultralydsbehandling, før de blev tørret.
Det resulterende materiale lignede de meget anvendte aerogeler men billigere og mere brugervenligt. Fremtiden for nanofoam er rettet mod en dag, der hjælper med at absorbere store mængder støj i et givet område - fra en bil til et helt kvarter.
7 Guld der flyder
I 2015 tog schweiziske forskere ædle metaller til et bizar nyt niveau - de skiftede guld til skum. Små fibre kaldet amyloidfibriller blev høstet fra mælkeproteiner og blandet i en guldopløsning. Resultatet var en masse, der lignede et kryds mellem strenge og gel.
Lufttørring beskadigede den delikate struktur, men det endelige trin blev til sidst mødt med succes, da forskere fandt ud af, hvordan man parcherede massen med et kuldioxidbad. Guldskummet bestod af 98 procent luft, så det kunne flyde på vand.
Det kan også være det næste skridt for metallet i smykkevirksomheden. Det kan ikke skelnes fra normal guld. Da skummet er tusind gange lysere end nogen guldlegering, kan en juvelerare forme det ønskede stykke manuelt.
Den rigtige farve gør også noget guld mere ønsket af offentligheden end andre. Skummets fremstillingsproces kan tweaked for at justere guldets udseende. Især når reaktionsbetingelserne ændres, bliver ædelmetal mørk rød.
6 Drejning af biler i skum
Når man overvejer, hvordan biler forurener verden, tænker de fleste kun på udstødningsgasser. Biler, der bortskaffes fra service, bidrager årligt med millioner af tons affald til planeten.
Især er to slags plast vanskelige at oparbejde. Genbrugspolycarbonat (PC) og polyurethan (PUR) har brug for en kompleks kemisk behandling, som ofte ikke er værd at besværet.
I 2017 fandt forskerne en ny måde at genbruge disse biler 'plastdele - herunder PC og PUR. Ved hjælp af kokosolie og mikrobølger vendte forskerne disse dele til et multifunktionsskum.
I første omgang blev plasten genindvundet som affald i en anvendelig form og derefter fusioneret med eksisterende skum. Tidligere forsøg har gjort det skiftede skum sprødt, men den kokos-behandlede plast havde ingen sådan bivirkning. Det nye skum var stabilt og mere brandhæmmende.
Denne genvindingsproces gjorde to store kilder til plastaffald til noget med mange nye anvendelser. Alt fra det jordiske til komplekset kan skummet pudse eller blive brugt som isolering inden for bygge- og bilindustrien.
5 Bullet-resistent skum
Afsaneh Rabiei, professor i mekanisk og rumfartsteknik, havde en særlig kærlighed til kompositmetalskum (CMF). Efter mange år at udvikle denne usædvanlige linje af skumfamilien, meddelte Rabiei nogle af deres mest bemærkelsesværdige kvaliteter i 2015.
For det ene er materialet ikke bange for en rustningspierk. Under forsøg har flere kugler smadret til støv mod skummet. Da det er meget lettere end metalbelægning, giver det soldater og kampzone-køretøjer mere manøvredygtighed og beskyttelse.
En anden evne gør CMF'er elskede af enhver, der hader ild, fordi de kan modstå uhøflige temperaturer. Derudover er CMF'er særligt gode til at blokere farlige stråler, herunder neutronstråling, gammastråler og røntgenstråler. Dette gør metallisk skum perfekt til rumrejse eller lugning af nukleart affald sikkert fra et sted til et andet.
4 intern bandage
Forsvaret Advanced Research Projects Agency (DARPA) er kendt for at opfinde rigtig nifty teknologi, men injicerer enorme mængder skum i en såret soldats mave? Det er præcis, hvad DARPA kom op med (minus soldaten).
Ved hjælp af den næstbedste ting tog forskerne svin og vurderede skummets fremtid som et redskab til medikere på slagmarken. På marken er intern blødning dødelig. Det skal behandles så hurtigt som muligt. Men ofte kan kampsoldater ikke nå styrebordet i nogen tid.
DARPAs skum injiceres som to væsker, og når de blandes, svulmer den resulterende hybridpolymer 30 gange i volumen. Mens det er svampe, krammer skummet tæt organer og væv inden hærdning. Denne forseglingseffekt reducerer hastigheden af abdominal blødning. Tilstedeværelsen af ethvert overskydende blod forstyrrer ikke den måde, som skummet opfører sig.
Fjernelse krævede kun et snit, og ca. et minut senere var grisen skumfri. Proceduren spiskede dyrtets overlevelsesrate dramatisk og gav håb om, at skummet kunne holde menneskelige patienter i live for længe nok til at nå hospitalet.
3 Roboter Med Smeltende Muskler
Der er en grund til, at kirurger, ingeniører og DARPA drømmer om squishy robotter. Shape-shifting maskiner kan klemme ind i stramme pletter og gå dybt ind i en katastrofe eller bag en menneskelig lever.
I 2014 formåede forskere ved MIT at lave en "muskel". Opdagelsen er udgangspunktet for kunstig fingerfærdighed, der en dag kan konkurrere med den naturlige fleksibilitet i en blæksprutte.
Utroligt blev dette store skridt opnået ved at bruge materialer, som alle kan trække fra et håndværksholders hyldepolyuretanskum og voks. Ingeniørerne anbragte et skumgitter i en beholder med smeltet voks. Ledninger løb en elektrisk strøm gennem gitteret og smeltede voks. Dette fik robotmusklen til at blødgøre.
For at returnere det til en hærdet tilstand blev strømmen simpelthen slukket, og voksen fik lov at afkøle. Fremtidig udvikling af opfindelsen kan erstatte voks med robotvæsker, der skifter mellem faststof og væske under indflydelse af magnetiske felter eller elektriske strømme.
2 Et arbejdende hjerte
I 2015 tumblede en bemærkelsesværdig ting fra en 3-D printer på Cornell University. Det var et kunstigt menneskeligt hjerte lavet af hukommelsesskum kaldet poroelastisk eller elastomerskum. Hvad gør dette syntetiske ticker bemærkelsesværdigt er, at det pumper som den virkelige aftale.
Den kardiovaskulære enhed arbejder med intuitiv følsomhed overfor biologiske tryk og væskestrømninger - alt takket være det elastiske skumdæksel. Effektiv blodcirkulation er ikke den eneste dybde af dette jordbærformede vidunder. Ud over 3-D-printeren blev hjertet formet med en genanvendelig skimmel - en økonomisk fordel.
Hvis skumhjertet nogensinde bliver patenteret og gør det til operationsstuen, kan det gøre hjerteoverførsler til en overkommelig procedure.
1 Stof i rummet Mysteriet
Der er tegn på, at den sande virkelighed i rummet er en kaotisk skum. Fysikere kalder disse partikler "rumskum". Sandheden fortælles, ingen har faktisk set rumskum, fordi det er for lille og eksisterer for tiden som teoretiske partikler.
Rumskum blev forudsagt i 1947 af hollandske fysikere, som foreslog, at det kunne ses af den kraft, den udøvede på to metalplader. Partikler skaber bølger. Hvis rumskum var ægte, kunne kun korte bølger eksistere mellem pladerne og til sidst blive knuste af længere tid, mere kraftige bølger skubbede metalet udefra udefra. Denne såkaldte "Casimir Effect" blev set for første gang i 1997.
Imidlertid er kvanteverden sjældent så enkel. En anden test timede to fotoner udvist fra en stjernernes eksplosion. Hvis rumskum eksisterer, vil dens tæthed sænke en ned og forhindre, at begge kommer sammen på et givet punkt.
Flere undersøgelser af eksplosioner havde forskellige resultater. Nogle gange kom fotoner sammen, og på andre tidspunkter vandt man løbet. Det var som rumskum dukkede op til et eksperiment, og så gik det helt mangler til det næste. Skulle dette skum bekræftes, ville det ikke kun ændre, hvordan forskere ser selve rummet af rummet, men også virkeligheden.