Delen:
Top 10 verrassend nieuw gebruik voor schuim
In de wereld van laboratoria is schuim niet het schuim dat bier knapperig maakt. Verschijnen als gels, vaste stoffen, en zelfs op het kwantumniveau, wordt schuim op een opmerkelijke manier geoormerkt om het leven van mensen te verbeteren.
Deze flexibele stof zorgt voor innovatie in gevechten, operatiekamers en robotica. Het bevordert ook een veiliger omgeving voor het publiek. Op zijn meest bizarre leugens ligt de kern van een mysterie dat de aard van de werkelijkheid in vraag stelt.
10 Diepere onderzeeër-exploratie
De meeste voertuigen, schepen en vliegtuigen bevatten iets dat syntactisch schuim wordt genoemd. Het materiaal staat bekend als lichtgewicht, taai en drijfvermogen. Dit maakt syntactische delen perfect voor onderzeeërs, behalve één ding. Ze tuimelen uit spuitgietmatrijzen, omdat kleinere onderdelen aan elkaar moeten worden bevestigd en elke soort naad kwetsbaar is voor defecten.
In 2018 dachten wetenschappers dat 3D-printen dit zou oplossen door het hele onderdeel in plaats van secties af te drukken. Het was niet makkelijk. Syntactisch schuim bestaat uit miljarden holle microsferen, gemaakt van glas of keramiek, aan de binnenzijde van plastic hars.
In het begin werden ze ofwel verpletterd tijdens het mengen van de hars of ze verstopten het mondstuk van de printer. Het succes kwam toen het team veranderde naar een andere plastic hars en de bollen verving door ballen vliegas. Het mengen van de twee ingrediënten nam veel controle omdat de ballen nog steeds konden afvlakken. Uiteindelijk werkte het idee echter wel.
Met behulp van in de handel verkrijgbare printers werden de eerste intacte syntactische schuimdelen geboren. Dit heeft een speciale aantrekkingskracht op diepzee-onderzeeërs. Fabrikanten kunnen nu het idee koesteren om massieve onderdelen als één geheel te printen, waardoor onderzeeërs de druk van duiken dieper dan voorheen kunnen trotseren.
9 Asbest-etend schuim
Asbest was ooit het materiaal bij uitstek voor brandvrije gebouwen. Gemaakt van magnesium- en siliciumoxiden, het was zowel vlamvertragend en hield gips tegen vallen van de muren.
Toen de waarheid aan het licht kwam dat asbest een krachtig carcinogeen was, was het al tientallen jaren in gebruik en werd het op grote schaal geïnstalleerd in huizen, kantoren en scholen. Het verwijderen van het materiaal kostte tijd en een diepe portemonnee. Erger nog, wanneer asbest uit een muur wordt gescheurd, kunnen sommige vezels in de lucht zweven en worden ingeademd.
In de afgelopen jaren heeft een brandwerende firma in Florida een oplossing bedacht. Ze creëerden een speciaal schuim gemaakt van fluoride-ionen en zuren. Wanneer het in een wand werd geïnjecteerd, brak het chemische schuim asbestvezels af tot een onschadelijk silicaat. Niet alleen bespaart het de huiseigenaar de kosten van een nieuwe muur en mogelijke ziekte, maar het materiaal dat achterblijft blijft brandwerend.
8 Eerste geluiddichte Nanofoam
Wanneer de Russen en de Koreanen samenkomen, wordt het interessant. In dit geval gooiden de onderzoekers 's werelds eerste geluidabsorberende nanofoam op. Het lijkt misschien niet veel, maar dit baanbrekende materiaal kan levens redden.
Om schuim te gebruiken als een ruisblokker is niets nieuws. Helaas blokkeerden eerdere pogingen alleen de hoge frequenties en is het lagere bereik schadelijk voor de mens. Lage frequenties zoals infrageluid kunnen leiden tot enge gezondheidsproblemen.
Het nieuwe nanofoam komt het dichtst in de buurt van wetenschappers die het lagere spectrum hebben geneutraliseerd. Het absorbeerde frequenties zo laag als 0,5 - 1,6 kHz. Onderzoekers namen lakens van alledaags geluidabsorberend schuim en injecteerden elk met microscopische korrels van siliciumdioxide en magnetiet. De laatste stappen waren het weken van de vellen in vloeibare nanopoeders en het uitvoeren van een ultrasone behandeling voordat deze werd gedroogd.
Het resulterende materiaal was vergelijkbaar met de veel gebruikte aerogels, maar goedkoper en gebruiksvriendelijker. De toekomst van nanofoam is erop gericht om op een dag grote hoeveelheden lawaai in een bepaald gebied te absorberen, van in een auto naar een hele buurt.
7 Goud dat zweeft
In 2015 namen Zwitserse wetenschappers kostbare metalen mee naar een bizar nieuw niveau - ze veranderden goud in schuim. Tiny vezels genaamd amyloïde fibrillen werden geoogst uit melkeiwitten en gemengd in een goudzoutoplossing. Het resultaat was een massa die leek op een kruising tussen snaren en gel.
Door luchtdroging werd de delicate structuur beschadigd, maar de laatste stap is eindelijk geslaagd, toen onderzoekers ontdekten hoe de massa met een koolstofdioxidebad kon worden gepareerd. Het goudschuim bestond voor 98 procent uit lucht, waardoor het op water kon drijven.
Niet te onderscheiden van normaal goud, het zou ook de volgende stap kunnen zijn voor het metaal in de juwelenindustrie. Omdat het schuim duizend keer lichter is dan elke andere goudlegering, kan een juwelier het gewenste stuk met de hand vormen.
De juiste kleur maakt ook dat sommige goud meer door het publiek wordt gewenst dan andere. Het productieproces van het schuim kan worden aangepast om het uiterlijk van het goud aan te passen. Met name wanneer de reactieomstandigheden worden gewijzigd, wordt het edelmetaal donkerrood.
6 Auto's veranderen in schuim
Als we kijken naar hoe auto's de wereld vervuilen, denken de meeste mensen alleen maar aan uitlaatgassen. Auto's die uit dienst worden geschrapt, dragen jaarlijks miljoenen tonnen afvalstoffen bij aan de planeet.
Met name twee soorten plastic zijn moeilijk opnieuw te verwerken. Gerecycled polycarbonaat (PC) en polyurethaan (PUR) hebben een complexe chemische behandeling nodig die vaak de moeite niet waard is.
In 2017 vonden onderzoekers een nieuwe manier om de plastic onderdelen van deze auto's, inclusief pc en PUR, te recyclen. Met behulp van kokosolie en magnetrons veranderden de wetenschappers deze delen in een polyvalent schuim.
In eerste instantie werd het plastic als afval teruggewonnen in een bruikbare vorm en vervolgens samengevoegd met bestaand schuim. Eerdere pogingen maakten het veranderde schuim broos, maar de met kokosnoot behandelde kunststoffen hadden zo'n bijwerking niet. Het nieuwe schuim was stabiel en meer brandwerend.
Dit recyclingproces maakte van twee belangrijke bronnen van kunststofafval iets met veel nieuwe toepassingen. Variërend van het alledaagse tot het complexe, kan het schuim kussens opvullen of worden gebruikt als isolatie in de bouw- en auto-industrie.
5 kogelbestendig schuim
Afsaneh Rabiei, een professor in de lucht- en ruimtevaarttechniek, had een bijzondere voorliefde voor composiet metaalschuimen (CMF's). Na jarenlang deze ongebruikelijke lijn van de schuimfamilie te hebben ontwikkeld, kondigde Rabiei enkele van hun meest opmerkelijke kwaliteiten aan in 2015.
Ten eerste is het materiaal niet bang voor een pantserpierende kogel. Tijdens de proeven werden verschillende kogels tegen het schuim tegen het stof geslagen. Omdat het veel lichter is dan metaalplaten, biedt het soldaten en gevechtszonewagens meer manoeuvreerbaarheid en bescherming.
Een ander vermogen maakt CMF's de lieveling van iedereen die een hekel heeft aan vuur omdat ze bestand zijn tegen onheilige temperaturen. Bovendien zijn CMF's vooral goed in het blokkeren van gevaarlijke stralen, waaronder neutronenstraling, gammastraling en röntgenstraling. Dit maakt metaalschuim perfect voor ruimtevaart of om kernafval veilig van de ene plaats naar de andere te slepen.
4 Interne bandage
Het Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) staat erom bekend echt handige technologie te bedenken, maar enorme hoeveelheden schuim in de maag van een gewonde soldaat te injecteren? Dat is precies wat DARPA bedacht heeft (minus de soldaat).
Met het beste ding namen wetenschappers varkens en beoordeelden de toekomst van het schuim als hulpmiddel voor medici op het slagveld. In het veld is interne bloedingen dodelijk. Het moet zo snel mogelijk worden behandeld. Maar vaak kunnen gevechtssoldaten al een tijdje de operatietafel niet bereiken.
DARPA's schuim wordt als twee vloeistoffen geïnjecteerd en wanneer ze worden gemengd, zwelt het resulterende hybride polymeer 30 keer in volume. Terwijl het schuimt, omhult het schuim nauwgezet organen en weefsel voordat het hard wordt. Dit afdichtende effect vertraagt de mate van abdominale bloeding. De aanwezigheid van overtollig bloed interfereert ook niet met de manier waarop het schuim zich gedraagt.
Verwijdering vereiste slechts een incisie en ongeveer een minuut later was het varken schuimvrij. De procedure verhoogde de overlevingskansen van de dieren dramatisch en gaf de hoop dat het schuim menselijke patiënten lang genoeg in leven kon houden om het ziekenhuis te bereiken.
3 robots met smeltende spieren
Er is een reden waarom chirurgen, ingenieurs en DARPA dromen van squishy robots. Vormverschuivende machines kunnen op krappe plekken worden gedrukt en diep in het puin van een ramp of achter een menselijke lever terechtkomen.
In 2014 slaagden onderzoekers van MIT erin een 'spier' te maken. De ontdekking is het startpunt voor kunstmatige handigheid die op een dag kan wedijveren met de natuurlijke flexibiliteit van een octopus.
Ongelooflijk, deze grote stap werd bereikt door materialen te gebruiken die iedereen van het plank-polyurethaanschuim en de was van een ambachtelijke winkel kan trekken. De ingenieurs plaatsten een schuimrooster in een vat gesmolten was. Draden liepen een elektrische stroom door het rooster en smolten de was. Dit zorgde ervoor dat de robotachtige spier te verzachten.
Om het terug te brengen naar een verharde toestand, werd de stroom eenvoudig uitgeschakeld en mocht de was afkoelen. Toekomstige evolutie van de uitvinding zou de was kunnen vervangen door robotvloeistoffen die schakelen tussen vaste stof en vloeistof onder invloed van magnetische velden of elektrische stromen.
2 Een werkend hart
In 2015 daalde een opmerkelijk ding uit een 3D-printer aan de Cornell University. Het was een kunstmatig menselijk hart gemaakt van geheugenschuim dat poroelastisch of elastomeer schuim wordt genoemd. Wat deze synthetische ticker opmerkelijk maakt, is dat het als de echte deal pompt.
Het cardiovasculaire apparaat werkt met een intuïtieve gevoeligheid voor biologische druk en vloeistofstromen, en dat allemaal dankzij de elastische schuimlaag. Effectieve bloedcirculatie is niet de enige deugd van dit aardbei-vormige wonder. Naast de 3D-printer is het hart gevormd met een herbruikbare vorm, een economisch voordeel.
Mocht het schuimhart ooit worden geoctrooieerd en het naar de operatiekamer brengen, dan kan harttransplantatie een betaalbare procedure worden.
1 Fabric Of Space Mystery
Er zijn aanwijzingen dat de ware realiteit van de ruimte een chaotisch schuim is. Natuurkundigen noemen deze deeltjes 'ruimteschuim'. Eerlijk gezegd heeft niemand ruimteschuim gezien omdat het te klein is en vooralsnog bestaat als theoretische deeltjes.
Ruimteschuim werd voorspeld in 1947 door Nederlandse natuurkundigen die suggereerden dat het kon worden waargenomen door de kracht die het uitoefende op twee metalen platen. Deeltjes creëren golven. Als ruimteschuim echt was, konden er slechts korte golven tussen de platen bestaan en uiteindelijk verpletterd worden door langere, krachtigere golven die het metaal van buitenaf tegen elkaar duwden. Dit zogenaamde "Casimir-effect" werd voor het eerst gezien in 1997.
De kwantumwereld is echter zelden zo eenvoudig. Een andere test getimed twee fotonen uitgestoten uit een stellaire explosie. Als er ruimschuim bestaat, zou de dichtheid ervan één afremmen en voorkomen dat beide samenkomen op een bepaald punt.
Verschillende onderzoeken naar explosies hadden verschillende resultaten. Soms arriveerden fotonen samen en op andere momenten won men de race. Het leek alsof ruimteschuim opdook voor één experiment, en daarna ging het volledig verloren voor de volgende. Mocht dit schuim bevestigd worden, dan zou dit niet alleen de manier veranderen waarop wetenschappers de structuur van de ruimte beschouwen, maar ook die van de werkelijkheid.