Egzotični materijali.

[funestis]

Da započnem novi thread o specifičnoj temi.

Kroz cijeli ovaj podforum provlače se postovi koji sadrže gomilu novih, tehnološki naprednih (mada ne uvijek), materijala koji posjeduju nevijerovatne tehničke karakteristike i veliki potencijal primjene u industriji proizvodnje dobara, industriji proizvodnje energije i u ekologiji.

Mnogi od tih materijala, poput aerogela ili magnetskih tečnosti su i od prije poznati međutim do nedavno njihove karakteristike nisu bile pobliže ispitivane.

Drugi materijali su produkti visokih tehnologija poput fullerena, grafena, nano čestica ili Bose-Anštajnov kondezat a tehnologije njihove proizvodnje se još uvijek razvija.

Neki materijali su još u području naučne fantastike ali sa solidnim teoretskim postavkama i predvidljivim karakteristikama i koje možemo očekivati kao realnost za kratko vrijeme, poput comutronium-a ili nanofabričkog substrata.

Postoje i materijali za koje znamo da postoje u svemiru ali tehnologija za njihovu proizvodnju je još stotinama godina u budućnost poput neutronijuma, degenerisane tečnosti iliantimaterije.

Postoje čak i materijali koji imaju samo teoretsku postavku, sa natuknutim mogućim karakteristikama ali bez solidnog dokaza da u opće mogu postojati, a kamoli se proizvesti, poput monopolijuma ili materijala čija je masa negativna.

Na ovom topiku ću pokušati predstaviti što više ovakvih materijala i to informativno bez zalaženja u striktnu fiziku, počevši od već postojećih pa sve prema materijalima sa granice fizike i koji imaju samo teoretske postavke.

Svaki post će imati i linkove o toj temi kao i Youtube klipove koji će vijerovatno bolje obijasniti karakteristike i primjenu istih.

Izvinjavam se u napred jer će mi trebati neko vrijeme da sastavim post, s druge strane pozvani ste svi, naravno da učestvujete sa svojim prilozima i predstavljanjima novih materijala koji su vam zapali za oko, tako da ovaj topik postane mali repozitorij prezentacija novih i budućih tehnologija.

Naravno sve mora biti u domenu nauke i makar sa nekom teorijskom postavkom iz domena naučnih teorija, materijali koji su iz domena pseudnauke poput kristala za kontrolu orogonskih polja, StarTrek Dilithium (u stvarnosti dilithium kao materijal stvarno postoji ali nema veze sa StarTrek inačicom) ili pametna voda (homeopatija) će biti premiješteni na neki pogodniji topik.

.
.
.
.
.
Da ne duljim dalje, u idućem postu ću prikazati Ionske tečnosti.

[funestis]

Ionske tečnosti.


Ovo je poseban oblik tečnosti i predstavlja u stvari tečnu so (u hemijskom smislu kao spoj alkalije i kiseline organskog ili neorganskog porijekla).

Ovdije se ne radi o rastvoru soli već o agregatnom stanju materijala.

Da bi se Ionska tekućina nazvala takvom prihvata se tvrdnja da mora biti tečna ispod 100 stepeni Celziusa. U principu postoje mnoge ionske tečnosti tekuće i na sobnoj temperaturi pa i na veoma niskim temperaturama poput -140 C. Međutim ovo nije prihvaćeno pravilo i prema tome svaka tečna sol stvara tečnost karakteristika Ionske tekućine bez obzira na temperaturu, tako normalna kuhinjska so stvara Ionsku tečnost na svojoj tački topljenja od 801 C.

Fuzički uzroci da sol bude u tečnom stanju na sobnoj temperaturi:

Na sobnoj temperaturi soli su u čvrstom stanju, obično kristalne ili staklaste strukture zavisno od metoda solidifikacije, kristalizacijom iz rastvora, sporim ili brzim hlađenjem. Ovo je zbog toga što su molekuli svih soli jako polarni zbog svojih jakih ionskih veza (posjeduju distinktivno pozitivan i negativan kraj molekule) pa stoga jako interaguju sa susjednim molekulima privlačeći jedni druge u čvrstu strukturu.

Međutim da se doskoči ovom problemu koristi se zanimljiv efekat miješanja dvaju soli koje imaju radikalno različitu strukturu i veličinu molekula. Na ovaj način molekuli ovih soli postaju "zbunjeni" (u principu ne zna se ko koga privljači) i privlače sile među njima postaju kaotične i slabe do te mijere da je čvrsta struktura miješavine narušena i postaje tečnost.



Na ovom klipu je sasvim dobro obijašnjen ovaj efekat:




Karakteristike Ionskih Tečnosti:

Moćan rastvarač:

Iako je polarna struktura u Ionskim tečnostima narušena nesimetričnošću, individualno molekuli su i dalje jako polarizirani čineći ove tečnosti najboljim poznatim rastvaračem. Ove tečnosti mogu praktično rastvoriti baš sve nerjetko u opće ne reagujući sa supstancom koja se rastvara.

S druge strane rastvorljiva je i sama so u vodi pa ako se rastvor hidrokarbona u Ionskoj tečnosti pomiješa sa vodom dolazi do potpune separacije hidrokarbona.

Ovaj efekat ima svoju primjenu u recimo ekstrakciji nafte iz uljnog ili bitumenskog pijeska bez potrebe za zagrijevanjem odnosno bez potrebe za trošenjem energije. Bitumenski pijesak se jednostavno pomiješa sa Ionskom tečnošću što dovodi do brzog odvajanja nafte od pijeska i distinktivnu separaciju. ovaj efekat separacije ima i obećavajuću primjenu prilikom čišćenja područja zagađenih izlivanjem nafte.

Primjer na videu:



Takođe ovaj efekat kao i mogućnost programirane separacije čistog jedinjenja iz rastvora ima svoju primjenu u mnogim drugim tehnologijama poput medicine i razvoja ljekova, proizvodnji hrane, ekologiji u opće, sekvestraciji CO2 ili drugih gasova iz atmosfere, nanotehnologiji, proizvodnji biogoriva iz algi, izradi efikasnih solarnih panela itd.



Između ostalog karakteristike Ionskih tečnosti se istražuju i za potrebu nuklearnih tehnologija obrade nuklearnog otpada. U principu rastvorna moć i separacija su zgodne karakteristike kada se želi potrošeno gorivo obraditi na takav način da se ponovo iskoristi ili da se učini što manje opasnim za okoliš.




Skoro zanemariv pritisak pare:

Ionske tečnosti praktično ne isparavaju zbog individualno i dalje jake polarnosti. Ovo ima potencijal primjene u industrijama koje se bave obradom i proizvodnjom gasovitih supstanci, pogotovu u transportu gasova, ukaplivanju i pohrani.

primjer je quote sa Wikipedije koji je jako zanimljiv:

The company Air Products uses ILs instead of pressurized cylinders as a transport medium for reactive gases such as trifluoroborane, phosphine and arsine. The gases are dissolved in the liquids at or below atmospheric pressure and are easily withdrawn from the containers by applying a vacuum.

Gas manufacturer Linde exploits the low solubility of hydrogen in ILs to compress the gas up to 450 bar in filling stations by using an ionic liquid piston compressor,^[35] which has only 8 moving parts (down from about 500 in a conventional piston pump).

S druge strane nizak parni pritisak ima za posljedicu i da ove soli ne razvijaju otrovne ili zapaljive (eksplozivne) gasove pa su sigurne za manipulaciju i transport. Međutim ovo nipošto ne znači da su neotrovne ili nezapaljive same po sebi, naime većina ih je jako toksična a neke su zapaljive ako dođu u kontakt sa otvorenim plamenom duže vremena. S druge strane bez obzira na temperaturu osim samog faznog prelaza u gasovito stanje (granične temperature koja čini da tečnost direktno prelazi u gasovito stanje, a koje su vrlo visoke u slučaju Ionskih soli) ove tečnosti ne isparavaju, kako je obijašnjeno u ovom videu:



Provodljivost električne struje:

Osnovna karakteristika ovih tečnosti se nalazi u njihovom imenu (Ionske). Ovo znači da sve one provode struju. Ovo ima primjenu u mnogim tehnologijama, počevši od elektronike pa do geologije. Pogodne su za izradu kapaciteta, prekidača, integrisanih kola, monitora sa tekućim kristalima, generatora električne struje, motora itd. Mogu se koristiti za dodatnu minijaturizaciju elektronskih elemenata, proizvodnu elektrolizu metala itd.

Ionske tečnosti se koriste i prilikom eksperimenata koji simuliraju Zemljino magnetsko polje između ostalog.


Egzotične primjene u budućnosti:

Između ostalog posebna vrsta Ionskih tečnosti koje su tekuće i na veoma niskim temperaturama (-140 C) imaju svoju primjenu i u astronautici. između ostalog u planu je izrada teleskopa koji koriste spororotirajuće tečno ogledalo za duboko infracrvena posmatranja na opservatorijama na Mijesecu. Međutim ova primjena stoji negdje u budućnosti, za sada se razmatraju primjene na telekomunikacijskim satelitima ili u sistemima za održavanje života na svemirskim letjelicama sa ljudskom posadom.

Sve ove gore pomenute karakteristike imaju i svoju primjenu u budućnosti u nanotehnologiji.


Opasnosti i negativni efekti, mitigacija i korištene ovih tečnosti u prezervaciji okoliša:

Ionske tečnosti su u principu jako toksične zbog vrlo aktivnih supstanci koje sadrže, jak efekat rastvarača ih čini dodatno opasnim po okoliš i ljude.

S druge strane fizičke karakteristike ovih tečnosti kao to da ne isparavaju, da imaju visok viskozitet i da su podložnje malim manipulacijama da u potpunosti promijene svoje karakteristike ih čini u principu sigurnim za manipulaciju, kontolu, transport i mitigaciju štete u slučaju incidenta.

S druge strane i same se mogu koristiti tokom mitigacije drugih ekoloških incidenata (izlivanja nafte, nuklearnih incidenata, čišćenja toksičnih otpada, sekvestraciji opasnih plinova iz atmosfere ili ispušnih plinova iz raznih postrojenja ili mašina.



Ovdije završavam izlaganje o Ionskim tečnostima, dalje slijede linkovi i još po koji video koji opisuje ove zanimljive supstance:


http://en.wikipedia.org/wiki/Ionic_liquid

http://www.organic-chemistry.org/top...c-liquids.shtm

http://www.iolitec-usa.com/

http://www.electrochem.org/dl/interf.../spr07_p38.pdf

http://www.sigmaaldrich.com/etc/medi...file_v5_n6.pdf

http://www.topbritishinnovations.org...nicLiquid.aspx

http://www.covalentassociates.com/In...%20Liquids.pdf

http://www.sciencedaily.com/releases...0607160333.htm

http://www.intermediates.basf.com/ch...ionic-liquids/

[funestis]

Sljedeći na listi super materijala:


GRAFIN!!!


Velikim slovima pošto zaslužuje svo poštovanje.


Što je GRAFIN?

Grafin je esencialno dvodimenzionalni kristal ugljenika heksagonalne konfiguracije i predstavlja alotropsku modifikaciju ugljenika poznatu kao grafit sveden na samo jednu laticu kristala ove ugljenične forme.




Radi se o za sada jedinom ovakvom stabilnom poznatom kristalu koji postoji u samo 2 dimenzije.

Stabilnost ove forme potiče iz jakih kovalentnih veza između ugljeničnih atoma u izuzetno stabinoj heksagonalnoj cikličnoj strukturi. Posljedica ovoga je da su sile koje dijeluju na atome ugljenika preslabe da naruše ovaj kristal tako da je grafin strukturalno veoma stabilan, savitljiv i čvrst.

U principu grafin je nekiliko puta jači od dijamanta, a čak 300 puta jači od željeza, ova struktura takođe provodi struju (preko zanimljivog efekta koji je opisan Dirakovom jednačinom), ovo ima za posljedicu da je grafin najbolji provodnik elektriciteta poznat do sada. S druge strane grafin je u potpunosti transparentan po Z osi i ponaša se upravo kao da nema debljinu (opet vezano za kvantne karakteristike ovog materijala).

Sve u vezi ovog materijala je direktno kvantne prirode i predikcije koje proizilaze iz toga čine ovaj materijal praktično magičnim laičkom oku.

Kako Artir C. Clark kaže:

Clarke's Third Law: Any sufficiently advanced technology is indistinguishable from magic.

Pobliže o karakteristikama ovoh materijala u ovom videu:





Primjene:


Ovaj materijal posjeduje nevijerovatan niz mogućnosti u industriji, nanotehnologiji, nauci, makrotehnologiji, medicini, informatici, transportu, kulturi, svemu što postoji u ljudskom društvu.

Ovaj materijal će postati dijelom naše egzistencije kao jedna od fundamentalnih tehnologija, poput: vatre, točka, poljoprivrede, pisma, Habber-Bosh procesa, vakcinacije, industrijske revolucije, atomske bombe, pesticida, plastike i interneta.

Ne postoji okrajak u ljudskom društvu koji se neće okoristiti o ovom materijalu.


Proizvodnja energije (kao najvažniji aspekt upotrebe ovog materijala):

Ovaj materijal ima odlične karakteristike prilikom korištenja u proizvodnji foto ćelija zbog masivne gustine naelektrisanja koje može sadržavati. Takođe malko različit raspored kristala dovodi do različitih efekata provodnosti i fotoelektričnog efekta tako da se grafin može ponašati poput fotoćelije, provodnika, poluprovodnika, konstruktivnog elementa, sve u svemu moguće je samo od grafina izraditi funkcionalnu fotoćeliju bez upotrebe ili sa upotrebom minimalnih količina drugih materijala i to samo u obliku mikroskopskih količina nečistoća u strukturi:

Zanimljiva komparacija dviju različitih struktura grafina tokom električe provodljivosti:





Ovaj materijal omogućava do sada maksimalnu iskoristivost direktne sunčeve energije parirajući onu fotosinteze.

Ovaj materijal ima i svoju primjenu i u novoj vrsti gorivnih ćelija koje su puno efikasnije od postojećih i hibridno vozilo koje koristi solarni i vodonični pogon (preko gorivnih ćelija) koji ima snagu danas najjačih motora koji koriste hidrokarbone je sasvim moguć, od automobila pa do letjelica.

Zanimljivi videi:







S druge strane grafin ima primjenu i u svim ostalim oblastima proizvodnje energije, kao proizvodni element, element konstrukcije i element provodnosti topline i elektriciteta. Nuklearna, i termonuklearna proizvodnja energije će uskoro biti preplavljene patentima koji koriste grafin kao svoj element.

Dalja budućnost proizvodnje energije uz pomoć grafina,

Zbog svojih kvantnih karakteristika provodljivosti koje ima grafin i stvaranja virtuelnih parova čestica kako predviđaju dirakove jednačine, sasvim je moguće se upustiti u špekulaciju da bi ovaj materijal ili sličan mogao u budućnosti biti upotrebljen kao izbor za proizvodnju antimaterije, najačeg izvora energije u ovom svemiru.

Sasvim je moguće zamisliti ogromne Solarne farme antimaterije u niskoj solarnoj orbiti, negdje u dalekoj budućnosti.


Grafin kao materijal:





Već sam opisao čvrstoću ovog materijala, međutim grafin je sam po sebi prekusor drugih materijala poput poznatih nanocijevi ili fullerena. U principu Fullereni su ufišekovani listovi grafena. Već se dosta govori o njima, o njihovoj provodnosti i čvrstoći, međutim svi ti materijali su porijeklom i u osnovi grafin te duguju sve svoje karakteristike upravo njemu.

Materijali čvrstoće i fleksibilnosti koja se ne može mijeriti ni sa čim do sada poznatim su mogući, osim toga nanocijevi imaju zanimljive piezoelektrične osobine, praktično se ponašajući kao mišićno tkivo. Proizvodnja robotskih elemenata poput viještačkih mišića koji operišu u skoro svim sredinama je sada moguća.





Sve ovo ima svoje primjene u tehnologiji od robotike do medicine, izrade optimalnih viještačkih udova, robota, nanorobota itd.


Megakonstrukcije:


Čvrstoća nanocijevi je ogromna u poređenju sa težinom (količinom) materijala. Količinski potrebno je upotrebiti puno manju količinu materijala da bi se postigla konstrukcija jednake čvrstine ako se upotrebljavaju nanocijevi ili grafin u odnosu na željezo.

Ovo omogućava projektovanje i proizvodnju konstrukcija čija veličina prevazilazi sve do sada stvoreno. Zgrade koje su kilometrima visoke i zahvataju kilometre tlocrta su mogućnost koja ima pogotovu dosta poklonika među inžinjerima u Japanu. U principu upotrebom nanocijevi moguće je izgraditi samostalnu zgradu koja je ujedno i grad i svoje selo sa svim potrebama zadovoljenim u samoj strukturi, uključujući energiju, hranu i sam građevinski materijal (biološki otpad ili čak CO2 kao sirovine za proizvodnju grafina).



Ultimativno nanocijevi imaju čvrstinu dovoljnu da se izgradi i najveća konstrukcija ikada zamišljena koja je realno moguća modernom ili tek nešto naprednijom tehnologijom: Svemirski lift.







Grafin kao korijen buduće informatike.


Osobine grafina koje mu daju mogućnost da se ponaša kao najbolji provodnik, kao poluprovodnik, tunelirajući efekti i ostale kvantne karakteristike daju mu prednost prilikom upotrebe u svim elementima informatike.

Provodnost grafina se obavlja strahovitom brzinom tako da je prenos podataka preko grafina puno brži od klasičnih provodnika. Transparentnost mu daje čak i mogućnost primjene u optičkim kablovima preko nanocijevi, Procesori izrađeni od grafina će biti brži i efikasniji od silicijumskih nekoliko puta uz zanemarivu potrošnju energije u odnosu na silicijum. Osim toga kvantna svojstva mu daju još jednu prednost u odnosu na silicijum.

Naime grafin predstavlja tehnološki most između standardnog procesiranja i kvantnog procesiranja informacija. Grafin spaja ove dvije tehnologije i omogućava bezbolan prelaz u eru kvantnih kompijutera.



Zaključak:


Grafin je jedan od onih ljudskih izmišljotina koji mijenjaju pravila igre na planeti, poput vatre ili industrijske revolucije. Današnji svijet koji je tek počeo otključavati tajne ove jednostavne ugljene pahuljice je svijestan ovog potencijala.

Širom svijeta milijarde dolara se upumpavaju u istraživačke projekte koji pokrivaju baš sve oblasti ljudskog postojanja.

Grafenska budućnost puno obećava i nije za nevijerovatno zamisliti, ogromne zelene gradove koji pokrivaju ogromna područja i ne razlikuju se mnogo od same divljine u kojima su podignuti, u u kojima žive milijarde ljudi u skoro perfektnoj harmoniji sa svojim okolišom, gdje se energija proizvodi termonuklearnim postrojenjima, a sami ljudi polako napuštaju svoju kolijevku planetu i naseljavaju Sunčev sistem.

Grafin nije samo naučni hype kakvih smo bili svijedoci u prošlosti poput hladne fuzije ili sličnih. Radi se o realnoj promijeni igre u ljudskoj tehnologiji koja će imati dalekoseže posljedice za buduće generacije.

Ostavljam mašti na volju, naravno i lijepo je u suštini imati razlog da se nada u bolje sjutra održava živom. Grafen na neki način daje toj nadi krila.



Linkovi:


http://en.wikipedia.org/wiki/Graphene

http://www.extremetech.com/tag/graphene

http://www.sciencedaily.com/news/mat...ergy/graphene/

https://github.com/jondot/graphene

http://www.engadget.com/tag/graphene/

http://www.graphene-week.eu/

http://www.graphene-flagship.eu/GF/index.php

http://www.youtube.com/channel/HCmireX6CdwKY

[Roy Fokker]

Možda jedna od interesantnijih bliskih upotreba Graphene-a je u proizvodnji baterija. Kompanija koju su osnovali članovi univerzitetske ekipe koja je razvila tehnologiju kombinovanja Li-ion baterije sa slojevima graphene upravo je dobila značajnu finansijsku investiciju za nastavak rada. Tako dobijene baterije, ako se dobro sjećam, pune se 15 puta brže od trenutnih a imaju 10x veći kapacitet.

[funestis]

Možda jedna od interesantnijih bliskih upotreba Graphene-a je u proizvodnji baterija. Kompanija koju su osnovali članovi univerzitetske ekipe koja je razvila tehnologiju kombinovanja Li-ion baterije sa slojevima graphene upravo je dobila značajnu finansijsku investiciju za nastavak rada. Tako dobijene baterije, ako se dobro sjećam, pune se 15 puta brže od trenutnih a imaju 10x veći kapacitet.

Zanimljiva, potencijalna primjena grafina je u medicini. Pošto je sam grafin veoma inertan i bazično od istog materijala kao i tijelo, tijelo praktično ne primijećuje njegovo prisustvo. S druge strane izdržljivost ovog materijala je tolika da teoretski elementi napravljeni od grafina mogu nadživjeti osobu na kojoj su ugrađeni.

Pošto ima odličnu električnu vodljivost i ne izaziva reakciju u tijelu, može se upotrebiti kao viještački nerv, čipovi uzređeni od grafina mogu se integrirati u nervni sistem, potencijalno zamijenjujući oštećenja nervnog sistema. Pri tome ne moraju imati svoje napajanje već koristiti samu energiju i naelektrisanja u tijelu.

U prvom postu sam pomenuo jedan zanimljiv materijal o kome ću pisati negdje kasnije, komputronijum, odnosno procesni nediferencirani materijal, odnosno materijal koji ima moć procesiranja ali u amorfnom obliku odnosno u strukturi koja može da se lomi na komade, izvija, obrađuje kao svaki drugi materijal ali i dalje zadrži moć procesiranja bez kvara već samo ovisno o svom volumenu (koliko ga ima).

U principu grafin je prvi materijal poznat koji može vršiti takvu funkciju. Izraditi recimo grafenski komputronijumski čip određene veličine, zatim ga se po potrebi priljepi u potrebnoj količini na dio elektronike koja zahtijeva procesiranje, ili ga koristiti u medicini da spaja prekinute nerve ili čak zalijepiti ga na moždanoj ovojnici da poboljša moždane aktivnosti.

Jednostavno bi proizvođač proizvodio čitave stranice ovog materijala bez specifične namijene, a korisnici bi jednostavno otkidali potrebne komade i ljepili po svojim uređajima, a kasnije možda i po sebi.

Grafin daje ovu mogućnost izrade generalisanog procesorskog supstrata (komputronijuma) upravo zbog svoje precizne ponavljajuće strukture, čvrstine i provodljivosti.

Kada se standardni procesor pogleda iz blizine (kroz mikroskop):




Negova struktura je poprilično repetitivna, upotrebom grafina ova struktura se može još više minijaturizirati, te još više arhitekturalno prilagoditi i generalizirati da presijecanje takvog supstrata ne narušava potrebnu funkcionalnost.

U principu procesiranje ovisi teoretski samo o Benksteinovoj granici koja opet ovisi o volumenu i gustini materijala.

Dovoljno je napraviti komputronijumski čip sa već ugrađenim konektorima i softver koji prepoznava limitaciju i konfiguraciju trenutno dostupnog komada komputronijumskog čipa da se stvori validni procesorski uređaj ovisan tek o finkcionalnoj kvadraturi postojećeg supstrata (komada).

Ovo naravno sa silicijumskim čipovima (i sa svim čipovima današnjice) je nemoguće jer su rigidne kristalne strukture i lom dovodi do kvara, međutim grafenski čip je i te kako pogodan za ovakav način izrade.

Ovakav pristup bi doveo do značajnog opadanja cijene proizvodnje i omogućio maksimalnu standardizaciju svih informatičkih sistema i skoro potpunu kompatibilnost među uređajima, da ne govorim o stepenu integracije.

Na biološkom nivou ugrađivanje ovakvog procesora u recimo celebralni korteks bi funkcionisao direktno jer mozak već ima ugrađeni softver prirodno, da generiše nove konekcije unutar sebe. Ovakav supstrat bi jednostavno bio prepoznat kao dodatni prostor za procesiranje a sama softwerska arhitektura mozga bi mu se prilagodila poput standardnog učenja. S druge strane ovakav procesor ne zahtijeva dodatnu energiju za rad osim onog kojeg sam uređaj na koji je prikačen već ima tako da bi sasvim solidno funkcionisao unutar resursa koje mozak ima (električnih impulsa).

[funestis]

Feromagnetske tečnosti.


Karakteristike:

Feromagnetske tečnosti su tečnosti koje mehanički reaguju u prisustvu magnetskog polja. Da bi uspiješno odgovarale na magnetsko polje feromagnetske tečnosti su kompleksne mješavine različitih materijala od kojih je jedan feromagnetske prirode.

S druge strane tečnost je kompleksna emulzija specifične konfiguracije nanočestica.

Nije samo dovoljno pomiješati feromagnetske nanočestice i nosač u emulziju jer bi same čestice odgovorile na magnetsko polje i nataložile se u smijeru izvora magnetskog polja ostavljajući tečnost bez čestica. Da bi se miješavina ponašala kao feromagnetna tečnost (odnosno tekla u cijelosti pod dejstvom magnetskog polja) potrebno je svaku feromagnetsku česticu premazati drugom hemikalijom koja smanjuje površinski napon fluida u odnosu na česticu esencijalno zalijepiti tečnost na čestice. Posljedica ovoga je da kada feromagnetska čestica dođe u magnetsko polje ona počne da se kreće ka izvoru vukući tečnost za sobom jer je bukvalno zalijepljena za nju. Materijal koji se koristi u svrhu ljepljenja tečnosti nosača za čestice nema na našem jeziku zadovoljavajući naziv pa ću ostaviti na Engleskom: Surfactant.

Slikae na kojima se vidi raspored i veličine čestica:




Kao što se vidi iz priloženog radi se o nanotehnologiji u pravom smislu te riječi gdje su nanočestice kompleksne prirode i ponašaju se poput mašinskih elemenata.




Primjene:


Feromagnetske čestice su trenutno još posmatrane tek kao nešto više od kurioziteta, međutim posljednjih godina pronalazi se sve više aplikacija za ove zanimljive tekućine, njihova uloga u budućnosti će biti veoma važna u nekim tehnologijama koje se pomaljaju, pogotovo u elektronici, mehaničkim tehnologijama i ponajviše medicini.


Elektronika:


Feromagnetske tečnosti se koriste kao brtvila i podmazivač (u isto vrijeme) osovine HD memorija u kompijuteru. Primjena ovih tečnosti je dovela do dodatne minijaturizacije ovih uređaja, osobina ovih tečnosti da odgovaraju na magnetsko polje tako što teku po njemu, mijenjaju viskozitet u odnosu na snagu i da imaju nisku površinsku tenziju i dug radni vijek bez trošenja samog materijala ih čini nezamijenjljivima u tehnologiji izrade minijaturnih hard diskova.

U suštini zamijenjuju ležajeve i ponašaju se poput maziva a samo magnetsko polje uređaja je dovoljno da ih drži na mijestu neograničeno vrijeme. Ovo smanjuje broj pokretnih elemenata u HD-u čineći izradu jeftinijom, lakšom, a sami uređaji duže traju i otporniji su.


Mašinski elementi:


Gornji primjer je upravo primjer korištenja ovih materijala u mašinskom smislu ali na mikro nivou, s druge strane postoje i primjene na makro nivou. Mašine koje koriste jake pokretne magnete poput neodmijumskih magneta koriste ove tekućine kao maziva zbog izuzetne snage kojom magneti prijanjaju za metalne površine. Ove tečnosti omogućavaju da se takvi magneti nesmetano kreću po površinama, povećavajući radni vijek i smanjujući potrošnju energije. Posebno ću pomenuti primjenu ovih tekućina u proizvodnji MRI (Magnetic Resonance Imaging) uređaja bilo medicinskih ili skenera za analizu materijala.

Slično ovome koriste se i kao elementi svih uređaja koji za svoje funkcionisanje koriste jaka magnetska polja, poput Maglev vozova.


Kao senzorski elementi:


Feromagnetske tečnosti se koriste za izradu raznih magnetskih i optičkih detektora zbog svojih specifičnih osobina. Nezamijenjiva je njihova primjena u detektorima strukture materijala.

U optici se koriste za izradu sočiva i ogledala promijenjljive konfiguracije, u laserskoj tehnologiji itd. Postoje i planovi izrade teleskopskih reflektorskih obijektiva koji prema potrebi mijenjaju fokus i konfiguraciju.


Kao medijum za tranfer toplotne energije:


U principu koristi se kao tekućina za hlađenje ili medijum za transfer toplotne energije sa jednog mijesta na drugo u recimo generatorima ili nekom drugom uređaju za konverziju energije iz jednog oblika u drugi. Fromagnetske tečnosti ovo obavljaju preko efekta poznatog kao termomagnetska konverzija.

Ovu primjenu su feromagnetske tečnosti našle na mijestima gdje uređaju zahtijevaju transfer toplotne energije na komplikovane načine gdje drugi vidovi transfera se ne mogu primjeniti, u nedostatku gravitacije, na malim i mikro rastojanjima, u kapilarnim sistemima u modernim zvučnicima itd.


Medicina:


Možda najvažniju primjenu ovi materijali imaju ili će imati u medicini. Specifične karakteristike ovih materijala daju do sada neprevaziđene prednosti u kontroliranim medicinskim zahvatima i obuhvatajući i stvarajući nova polja u medicini pogotovu hirurgiji, liječenju tumora i u disciplini u nastajanju nano hirurgiji.

U principu, ove tečnosti imaju mnoga korisna svojstva, a visok stepen kontrole uz pomoć magnetskog polja im daje prednost nad ostalim sličnim metodama.

Na primer: moguće je feromagnetske tečnosti iskoristiti kao nosač ljekova koji se po uvođenju u tijelo diriguju magnetskim poljem na mijesto gdje je lijek potreban. Zatim se magnetsko polje isključuje i lijek se ispušta u koncentriranoj dozi samo na mijestu gdje je potreban. Kasnije sama tečnost se jednostavno metabolizira u tijelu i izluči.

Drugi način je da sama feromagnetska tečnost se iskoristi kao ljijek odnosno hiruški nož. Na isti način globula ove tečnosti se magnetskim poljem dovede do mijesta koje treba liječiti (recimo tumor) te se, koristivši gore pomenuti efekat termomagnetske konverzije ta globula zagrije do te mijere da sagori tumor uništivši ga. Kasnie se magnetsko polje isključi a sama globula raspadne i metabolizira zajedno sa uništenim ostacima bolesnog tkiva. Ovaj način hirurgije daje nevijerovatan stepen kontrole operacije, pacijenta nije potrebno fizički otvarati i rezati, s druge strane područje operacije može biti mikroskopskih veličina, na nivou male grupe čelija ili čak samo jedne.

Takođe cijelu operaciju je moguće izvesti unutar modificirane MRI mašine gdje sam MRI, daje sliku operacije i služi za kontrolu feromagnetske tekućine, kontrolisajući kretanje kroz tijelo i sam termički proces operacije. U principu nešto nalik Auto-doca iz popularne igre Fallout 2.

S druge strane sama tečnost daje snažan kontrast unutar MRI mašine, jasno obilježavajući bolesne dijelove u neprevaziđenoj rezoluciji do mikroskopskog nivoa. Posebni dodaci tekućini u obliku posebnih proteina koju se vežu samo za bolesne dijelove (poput proteinskih receptora koji postoje samo na ćelijama raka) kada se ubrizgaju u tijelo, vežu se samo za te ćelije tako da MRI ima veoma jasnu sliku tumora, svih i najsitnijih metastaza po cijelom tijelu. Ovo čini feromagnetske tekućine nezamijenjivim dijagnostičkim alatom.


Umijetnost:


O ovome nema što da se govori već samo da se gleda Ali ću ipak pomenuti jedno ime Sachiko Kodama. Uživajte:









Zaključak:


Ovo je možda prvi pravi primjer nanotehnologije u pravom smislu riječi, upravo ono što su nekad pisci naučne fantastike upravo zamišljali, tečnost čiji je tok u potpunosti kontoliran, koja može očvrsnuti u trenutku i postati preprekom te u drugom jednostavno oteći na neko drugo mijesto.

Tečnost koja stvara na prvi pogled sama od sebe odaje toplinu, teče sa namijerom njenog gospodara, odgovara na najsitnije želje.

Moguće upotrebe u svim sektorima života ljudi su mogući, a efekti se graniče sa naučnom fantastikom.

Istraživanja mogućih primjena ove zanimljive tehnologije su tek u povojima ali za sada se ima čemu nadati. Uveliko već mnoge tehnologije korsite karakteristike ferofluida u svojim konstrukcijama, a mogućnosti su tek površno zagrebane.

Njihova moć da smanjuju potrebnu potrošnju energije za rad mnogih uređaja, bilo podmazivanjem, hlađenjem ili vraćanjem iz-zračene energije nazad u sistem radi ponovnog korištanja ih čini nezamijenjljivima u budućim ekološkim tehnologijama koje se baziraju upravo na uštedi potrošnje energije i smanjivanju emisije štetnih otpadnih gasova, poput CO2. U principu materijal koji može povećati termičku efikasnost nekog uređaja je san svih inžinijera od početka industrijke revolucije a feromagnetske tečnosti daju takvu jednu mogućnost.

Sve u svemu možemo očekivati velike stvari.


Linkovi:

http://en.wikipedia.org/wiki/Ferrofluid

http://chemistry.about.com/od/demons...quidmagnet.htm

http://www.ferrotec.com/technology/ferrofluid/

http://www.instructables.com/id/Make...-in-5-minutes/

http://www.popsci.com/diy/article/20...luids-work-you

[funestis]

Aerogel.


Aerogel je materijal koji ima veoma nisku gustinu i veoma visoku poroznost. To je trenutno najlakši poznatri materijal u proizvodnji. Takođe predstavlja esencijalno nanotehnologiju jer princip na koje počiva se oslanja na baznim osobinama gasa (branijevog kretanja) i hemijskih (kovalentnih) veza.



U stvari materijal na mikroskopskom veličinama zadržava svoj volumen pod dejstvom pritiska gasa unutar strukture. Ovo dejstvo se prenosi braunijevim kretanjem gdje čestice gasa udaraju u čvrste čestice aerogel strukture poništavajući privlačne sile među molekulima aerogel strukture i gravitaciju, stvarajući ekvilibrijum koji prati uglove koje diktiraju kovalentne veze unutar strukture materijala. Ovo ima za posljedicu da se postiže volimen stabilne miješavine gasa i strukturalnog materijala na nivou nanočestica.
U principu radi se strukturi nalik spužvi koja sadrži nanobalončiće koji svojim unutarnjim pritiskom čine da cijela struktura ostaje trodinenzionalna i ne kolapsira u talog.
Međutim važno je napomenuti da si balončići gasa nisu u potpunosti zatvoreni već imaju mogućnost limitirane cirkulacije (visoka poroznost). Ovo omogućava da dolazi do razmijene gasa unutar strukture i izjednačavanja pritiska između strukture i vanjskog pritiska. Ovo ima nekoliko posljedica.

1. aerogeli su stabilni na promijenu pritiska i zadržavaju svoj volumen bez obzira na vanjski pritisak zraka.

2. prilikom naglog smanjenja pritiska ne dolazi do eksplozivnog širenja strukture aerogela zbog izmjene zraka kroz poroznost (ne ponaša se striktno kao balon).

3. direktno zagrijevanje aerogela ne dovodi do veće toplotne deformacije radi promijene volumena gasa u direktno zagrijevanim ćelijama gasa u odnosu na one koje su još hladne jer se kroz poroznost vrši relativno nesmetana razmijena i stvara se nagli ali veoma glatki gradijent temperature.

4. odsustvo gasa u svemirskim uslovima nema značajniji uticaj na strukturu aerogela. Zahvaljujući razmijeni gasa i niskoj temperaturi svemirskog medijuma, te prvenstveno radijativnoj razmijeni temperature u njemu (vakum je najbolji izolator) te još i odsustva gravitacije, čine da struktura aerogela i dalje ostaje stabilna jer su kovalentne veze unutar materijala dovoljne da sačuvaju originalnu strukturu kada su svi ostali uticaji proporcionalno svedeni na minimum.

Mana ove strukture su katastrofalna osjetljivost na mehanički pritisak i temperaturu. Naime struktura kolapsira naglo i bez upozorenja čim se neki od parametara promijeni naglo iz ravnoteže.

Na primer, mehanički pritisak na aerogel (recimo komad aerogela između dva prsta) kada pređe jednu granicu, lomi aerogel na principu katastrofalnog loma (shattering) poput loma u staklu.
Naglo povećanje temperature, gdje je gradijen povećanja veći od gradijenta razmijene unutar materijala, dovodi do mikroexplozija unutar baločića što opet dovodi do loma (iako limitirano samo po površini i na manim dubinama od površine zbog niske toplotne provodljivosti gasa unutar strukture).
Vakum pod dejstvom gravitacije izaziva naglo taloženje materijala ako je masa unutar volomena dovoljna da prevaziđe strukturalne sile kovalentnih veza.

Važno je napomenuti da gore pomenuti gafin i fulerenske nanocijevi predstavljaju oblik ugljeničnog aerogela.



Osobine aerogela.

Aerogeli su zbog svoje strukture jedan od najlakših materijala danas u proizvodnji jer sadrše 95% i više praznog prostora unutar svog volumena.
Ovo ga čini najlakšim materijalom koji ima radnu sposobnost prema masi.



Zanimljivo ovaj rad ovisi o snazi gravitacijonog polja i pritiska gasa i kada bi smo ovaj konstrukt stavili u vakumsku komoru na Zemlji i počeli smanjivati pritisak gasa ovaj konstrukt bi doživio lom kada pritisak padne ispod određene mjere.

Kapacitet naelektrisanja:

jedna od veoma korisnih osobina ovih materijala je i visok koeficient kapaciteta naelektrisanja. Zbog svoje fraktalne struktire ovaj materijal može da nosi ogromnu količinu naelektrisanja što stvara nevijerovatno velike kapacitete. ovo ima primjenu u elektronici za izradu elemenata pogotovo kondenzatora sa do sada neostvarenim kapacitetima preko 1 ili čak 2 farada. ovo ih čini idealnima za skladištenje energije te izradu baterija.



U ovoj prezentaciji se opisuje upotreba materijala koji je esencijalno premaz aerogela preko ugljeničnih ili metalnih elektroda (iako prezentatori ne govore direktno o upotrebi aerogela zbog vijerovatno zaštite svoje tehnologije)

Toplotni izolator:

Zbog toga što je aerogel procentualno najviše prazan prostor, a prazan prostor transportuje toplinu jedino radijativno i to veoma neefikasno to čini da su aerogeli izuzetno dobri izolatori topline stvarajući nagli i vrlo glatki gradijent unutar materijala.

ovo znači da relativno mala debljina materijala može stvoriti prepreku razmijeni temperature i pri tome biti odličan izolator.



Upotreba:

U tehnologiji već sada aerogel se koristi u mnogim industrijama, počevši od elektronike pa do tekstilne industrije.

U elektronici se uglavnom izrađuju kondenzatori a u planu su i izrade kondenzatorskih baterija kao zamijena standardnih litijumskih akumulatora koji se danas koriste kao izvor energije u mobilnim uređajuma. Čini mi se da već sada ima nekoliko proizvoda na tržisštu.

Koriste se u proizvodnji izolatora, kao na gornjem reklamnom klipu, i ne samo to već u i tekstilnoj industriji postoje proizvodi od aerogela:



U astronautici, aerogel ima čitav niz primjena, kao izolator, termički štit pa čak i kao elementi senzora.



Zanimljivosti u vezi aerogela.

Svi prozračni aerogeli posjeduje plavkastu zamućenost i boju. Ovo potiče od efekta raspršivanja bijele svijetlosti u materijalu gdje se plavi dio spektra više raspršuje od crvenog. U suštini ovaj efekat je isti i kao efekat koji čini da je vedro nebo plave boje. Ovaj efeekat se zove Rayleigh-ovo raspršivanje.

Aerogel se može izraditi od mnogih materijala koji mogu postoći gel fazu rastvora, tako da danas imamo ugljenične, silicijumske i metalne aerogelove sa čitavim nizom specifičnih osobina. Najčešće se proizvode od alumine (aluminium trioksid Al2O3), silicijum dioksida (SiO2), čistog ugljenika (amorfni ili nanocijevi (kristalni)), stakla, plastike ili patentiranih miješavina.

Neki aerogeli su jako hidroskopni (privlače i upijaju vodu, što naravno ima svoju primjenu, međutim sam aerogel može biti i relativno opasan ako se manipuliše golim rukama i izazvati naglo isušivanje kože koje su nalik (i po bolu) opekotinama. Ovo naravno važi samo za pojedine vrste aerogela.

Tehnike proizvodnje su danas toliko usavršene da postoje verzije aerogela koje nemaju niti jednu gore pomenutu manu ili su te mane pretvorene u korisna svojstva. Međutim proizvodna takvih specifičnih aerogela su veoma čivane industrijske tajne, pod gomilom patenata i pod ključem. Paranoja ide toliko daleko da su recepti za pojedine arerogele element unutarnjeg korporativnog humora poput recepata za kokakolu.

Nastavak na idućoj strani zbog character limita:

[funestis]

Kako se Aerogel pravi (proizvodnja):

Ovdije neću ulaziti u detalje proizvodnje samo osnovni način na koji je aerogel prvi puta napravljen još daleke 1931 godine.

1. Prvo se stvori gel rastvor materijala koji se želi pretvoriti u aerogel uz pomoć rastvarača koji ima nisku temperaturu isparavanja.

2. Zatim se miješavija podvrgne niskom pritisku da izazove naglo isparavanje rastvarača u gas ostavljajući strukturu aerogela netaknutu.

Postoji nekoliko varijacija na temu.

1. Sublimativni postupak, gdje je rastvarač u čvrstom stanju pa se podizanjem temperature izaziva sublimacija rastvarača. Na primer ugljen dioksid CO2 se upotrebljava kao rastvarač. CO2 u čvrstom obliku (suhi led) se pomiješa sa materijalom koji se želi pretvoriti u aerogel. Proces miješanja je obično korporativna tajna i podrazumijeva ili upotrebu veoma visokih pritisaka ili upotrebu drugih hemikalija. zatim se miješavina izloži povišenoj temperaturi da ugljendioksid ispari ostavljajući aerogel. (čak je i sobna temperatura dovoljna da se proces zavrži)

2. Katalizatorski postupak, gdje se kao rastvarač koriste dvije ili više hemikalija koje reaguju međusobno pod uticajem katalizatora i prelaze u gasvito stanje tokom reakcije. Prvo se napravi gell sa ovim materijalima pa se miješavina izloži katalizatoru što izaziva isparavanje i formiranje aerogela.
Važno je napomenuti da sam katalizator ne mora biti hemijskog porijekla, može da se radi i o zračenju poput ultravioletnog ili mikrovalnog zračenja određene frekfencije.
U principu recimo kod reakcije zračenjem, jedna od komponenta rastvarača je osjetljiva na datu frekfenciju zračenja (poput obične vode u mikrovalnoj pećnici) što podiže vibraciju (temperaturu) molekula i što za uzvrat podstiče reakciju uniformno unutar materijala i izaziva isparavanje.
Naravno čitav proces, upotrebljene hemikalije, katalizatori, bilo hemijski ili frekfencija zračenja su strogo čuvane korporativne tajne.


Linkovi:


http://en.wikipedia.org/wiki/Aerogel

http://www.aerogel.org/

http://www.aerogel.com/

http://www.thinkgeek.com/product/e644/

http://www.aerogeltechnologies.com/

http://www.extremetech.com/extreme/1...blade-of-grass

http://www.cabot-corp.com/aerogel

http://stardust.jpl.nasa.gov/tech/aerogel.html

[funestis]

Dodatak Aerogel članku, kombinacija grafina i aerogel tehnologije:







http://on.aol.com/video/carbon-aerog...arth-517734552

[funestis]

Pamteće Legure



Ovo su metalni materijali koji imaju zanimljivu osobinu da mijenjaju svoj oblik kada ih se zagrijeva ili su pod dejstvom pritiska odnosno rada (torzije).





Postoje generalno 3 oblika ovih materijala,

Jednofazni, koji pamte primarni hladni oblik. Jednostavno objašnjeno, hladni komad materijala se mehanički dovede u jedan oblik, zatim se zagrijevanjem vraća u oblik koji je imao prije mehaničkog oblikovanja, kao na gornjem klipu.

Dvofazni, koji pamte oblike prije i poslje faznog prelaza odnosno prevedeno, materijal koji pamti oblik kada je hladan i kada je vruć. Zagrijevanjem zauzima jedan oblik a hlađenjem drugi.

Pseudoelastični materijali, su materijali koji pamte osnovni oblik i vraćaju se u njega pošto se na njima izvrši rad, torzija. U principu njihov oblik je stalan i ako dođe do krivljenja oni se ponovo vrate u svoj originalni oblik.


Primjene


Trenutno postoji nekoliko primjena ovih materijala, primarno u medicini i aeronautici iako pronalaze svoje primjene i u ostalim tehnologijama.

U aeronautici se koriste uglavnom za optimizaciju potrošnje i regulaciju buke u motorima. Postoje planovi da se upotrebe i kao materijal za izradu aviona koji mijenjaju oblik zavisno od brzine kojom se kreću, međutim trenutno ne postoji legura koja može izvršiti ovakvu tranziciju potrebnom preciznošću.

U astronautici se koriste kao elementi svemirskih sondi i robota na mijestima gdje mehanički osovinski elementi nisu pogodni ili su preskupi za ulogu koju trebaju obaviti (obično samo jedna upotreba i odbacivanje) a potreban je mehanički rad. Obično za otvaranje solarnih panela ili kućišta i slično.

U medicini imaju čitav niz primjena, pogotovu u hirurgiji, kao elementi za izradu proteza, odčepljivanje začepljenih krvnih sudova, u stomatologiji (pogotovu za izradu proteza, krunica ili specijaliziranih plombi).

Jedna od primjena vezana za medicinu je i izrada okvira za naočare, pogotovu od legure koja ima pseudoelastična svojstva, odnosno izrada okvira koji praktično imaju neuništivi oblik u smislu da sva manja torička oštećenja se popravljaju sama od sebe. Naravno ako takve naočare baš želite slomiti, jasno je da možete ali ako slučajno sijednete na njih ili ugazite ili se iskrive zbog nekih drugih razloga, okvir će se ubrzo vratiti u svoj originalni oblik.

U neku ruku ova tehnologija je hibridna, spajajući medicinu i dizajn.

Takođe se koriste u izradi dijelova za automobile, robotici i elektronici te izradi solarnih panela ili vjetrenjača.

Međutim trenutno korišćenje ovih legura je limitirano pošto same legure imaju mnogo limitirajućih faktora, međutim postoji više naučnih projekata koji se upravo bave koncipiranjem, istraživanjem svojstava i stvaranjem novih ovakvih legura tako da se može očekivati u skorijoj budućnosti puno veća primjena sličnih materijala.

Već danas postoje materijali koji nisu metalni ili legirani, a koji pokazuju slična svojstva poput nekih vrsta plastika ili same grafinske nanocijevi (nekoliko postova gore postoji video sa primjenom nanocijevi koje se ponašaju poput ovih legura)

Primjer plastike sa sličnim svojstvima:




Sve u svemu, kako vrijeme prolazi ovakvi i slični materijali će imati sve veću primjenu u mnogim uređajuma gdje je potreban mehanički rad sa što manje pokretnih dijelova ili je potrebna izmjena oblika tokom rada.

Nije pretijerano zamisliti izradu motora čiji dijelovi sami mijenjaju konfiguraciju tokom rada mijenjajući, snagu, potrošnju i emisiju u optimalnom omijeru zahvaljujući promijeni radnog volumena, ili kao gore pomenute letijelice koje mijenjaju oblik tokom leta stvarajući dodatnu uštedu goriva, izrada filtera koji mijenjaju propusnost fluida i veličinu čestica po potrebi, izrada samomoinstirajućih hidrauličnih sistema itd.

Mogućnosti su skoro beskonačne, tako da je razvoj ovih materijala prioritet u mnogim labaratorijama širom svijeta.

U ovome postu sam predstavio najviše metalne legure ali i plastični i nano (grafin) pandani materijala sa sličnim svojstvima su jednako važni, pa možda i važniji kakda se uzme cijena izrade i izdržljivost, tako da se može očekivati da će jedan od oblika ovih materijala preuzeti prednost nad ostalima iako nije isključena široka primjena svih vrsta.

Nemojmo zaboraviti da mnogi materijali drugih vrsta odgovaraju ne samo na toplinu ili mehanički rad već i na dejstvo okoline (recimo vlažnost vazduha) ili električne inpulse (nanocijeci)


Linkovi:


http://en.wikipedia.org/wiki/Shape-memory_alloy

http://www.stanford.edu/~richlin1/sma/sma.html

http://www.ccmr.cornell.edu/educatio...ts/Nitinol.pdf

http://www.sciencedirect.com/science...60148198002365

http://herkules.oulu.fi/isbn9514252217/html/x317.html

[funestis]

Napredak u proizvodnju aerogela:

Aeroloy:

[funestis]

Tekstil u spreju.


Ovo je tehnologija koja je tek u početku razvoja i o njoj ne znam apsolutno ništa, a internet ne daje dovoljno zadovoljavajućih odgovora.

Međutim čim sam vidio odmah sam spazio

Ovo je tehnologija sa nevijerovatnom mogućnostima, ne samo u tekstilnoj industriji ili medicini već i u mnogim drugim industrijama poput proizvodnje energije (spray on solarni paneli), informatici, elektronici.


Stvarno nemam puno što da kažem o ovome, jednostavna ideja, obuhvata više polja tehnologije materijala i predstavlja fuziju mnogih. Materijal koji se može koristiti kao izvor niti može biti bilo koji, od plstičnih niti, celuloze, grafina pa do metalnih žica.


Neko je imao eureka moment koji će imati velike posljedice u mnogim budućim tehnologijama.

Ovdije se ne radi o visokim tehnologijama, a postoje mnoge tehnologije koje dijeluju na sličan način poput naparivanja ili sprejeva koji štrcaju boju ili rastvoreni materijal poput plastike, međutim sve te tehnologije ili su visoko tehničke prirode ili su opasne odnosno ne daju zadovoljavajuće rezultate.

Međutim sprej koji šprica niti raznih vrsta ima mnoge prednosti, išpricana površina je čvršća, polje prijanja za površinu ako se to želi, elastičnija je i može posjedovati čitav niz korisnih osobina, poput piezoelektričnog efekta, velike apsolutne površine u odnosu na stvarnu kvadraturu (poroznost, ovo ima najviše prednosti tokom izrade recimo solarnih panela koji imaju veći konvertivni kapacitet ili kod izrade reaktivnih površina)

U medicini, izrada zavoja. NPR: u spreju se nalazi sterilni rastvor celuloze koji već ima ubačene ljekove, poput antibiotika, koagulatora ili enzima koji pomažu prilikom zarastanja oštećenja.

Ovo znači da u prvoj pomoći više nije potrebno imati hemikalije za sterilizaciju, ljekove i čitav niz vrsta zavoja, već samo jedan sprej. Ovdije ne mislim na sprej poput već postojećeg tečnog zavoja koji ima tek ograničen niz upotreba (i relativno je komplikovan za izradu) već o stvarnom zavoju koji je upotrebljiv u skoro svim slučajevima, možda čak i za imobilizaciju udova ili pokrivanje masivnih oštećenja i rana.





Na kraju tehnologija je nevijerovatno prosta i radi se samo o rekombinaciji postojećih jednostavnih tehnologija koje su dostupne bukvalno svakome.

http://www.fabricanltd.com/

http://www.odditycentral.com/news/cl...on-fabric.html

http://www.dailymail.co.uk/femail/ar...abric-can.html

http://www.wired.com/gadgetlab/2010/09/spray-on-fabric/


U principu manje je novi materijal, a više odlična inovacija.

[funestis]

Indukovana Gama radiacija iz izomerskih nukleusa


Zanimljiv pravac razvija nuklearne tehnologije odnosno razvoj tvz gama lasera.

Egzotični materijal u ovom slučaju je posebna vrsta izotopa koja posjeduje izomersku konfiguraciju nukleusa.

Izomerska konfiguracija nukleusa je poseban oblik uzbuđenog atoma gdje njegov nukleus biva energetski uzbuđen i koji uspijeva održati to stanje jedno određeno vrijeme, odnosno u stanju je da dosegne (tehničkim terminom) metastabilno stanje.

U principu ekvivalentno ovome je uzbuđivanje elektrona u atomu gdje elektroni bivaju odbačeni sa svoje orbite na višu što povećava njihovu energiji pa zatim se ponovo vraćaju na nižu oslobađajući elektromagnetsku energiju (rekombinacija). U slučaju elektrona u atomu ovo je osnova stvaranja LASER-a,

Izomerski nukleusi se ponašaju slično, nukleus biva pogođen visokoenergetskom česticom koja uzbuđuje nukleus koji zatim rekombinira u stabilno stanje oslobađajući gama zraku visoke energije i jedan elektron mijenjajući na posljetku svoju strukturu u potpunosti (pretvarajući se u drugi element).

Naravno ovo se događa sa svim nukleusima kada se pogodi sa (recimo neutronom) međutim ono što izomerske nukleuse dijeli od ostalih jeste osobina da mogu uzbuđeno stanje održavati neko vrijeme i da oslobađanje (odnosno vraćanje u neutralno stanje) traje neko vrijeme prema principima poluraspada. Kod normalnih nukleusa ova nuklearna rekombinacija se događa skoro trenutno.





Ova tehnologija je tek u povojima i praktična primjena ovog zanimljivog efekta se nalazi tek negdje u budućnosti i predstavlja (ovdije se misli na kontrolu i aplikacije efekta ne na sami efekat koji je relativno lako proizvesti) oblik tehnologije koji spada u područje hipotetičke femtotehnologije.


U principu što ovo znači:


Izomerski nukleusi imaju kapacited da akumuliraju energiju tako što ih se bombardira energetskim česticama iz vanka. Gustina energije u takvim materijalima doseže ogromne veličine, recimo gram Hafniuma može na ovaj način upiti energiju ekvivalentnu količini od 300Kg TNT esencijalno stvarajući potencijalno minijaturnu atomsku bombu.

Postoje čak i prirodni metastabilni izomeri poput tantaluma 180m (m označava metastabilno stanje). Zanimljivo za Tantalum je to da njegovo metastabilno stanje ima poluživot duži od starosti svemira i do sada nikad nije posmatrano prirodno već samo teoretski predviđeno.

Međutim radovi na Tantalumu su čini se i pokrenuli cijelu ovi priču, naime 1988 grupa naučnika je experimentalno oslobodila energiju metastabilnog stanja Tantaluma upotrebom X zraka (esencijalno izazvali su raspad viještačkim putem). Ovaj nalaz je bio dugo kontroverzan, međutim experiment je konačno uspiješno ponovljen 1999 u Njemačkoj.

S druge strane hafnium posjeduje čitav niz izotopa koji su metastabilni, jedan od njih Hf 182m koji ima poluživot od 31 godine kao i puno veći energetsku gustinu.

Kontroverza oko koncepta Hafnijumske Bombe.

Potencijalna primjena ove tehnologije u vojnoj industriji bi imala ogromne posljedice.

Hafnijumska Bomba je uređaj koji koristi metastabilni Hafnijum 182m kao gorivo. Hafnijum se (za sada nepoznatim procesom) aktivira izazivajući kompletno oslobađanje energije metastabilnog stanja u obliku gama zračenja što izaziva jaku exploziju. Ovakva bomba bi imala učinak male nuklearne bombe sa povećanim intezitetom zračenja i zagađenja oblasti gdje je detonirana. S druge strane uređaj može biti izuzetno mali, veličine ručne bombe.

Sam uređaj nije striktno nuklearni uređaj i ne potpada pod Sporazum o neširenju nuklearnog naoružanja.

Postoje 2 kontroverze unutar ovog projekta. prva je očigledna pošto bi se radilo o devastirajućem oružju masovnog uništenja koje ne potpada pod niti jedan međunarodni ugovor i potencijalno se može primjeniti bilo gdje i bilo kada.

Druga kontroverza je da je ovo oružje fizički nemoguće izraditi, barem ne na stupnju današnje tehnolgije, pošto je ovaj izotop hafnijuma jako težak za proizvodnju, sam po sebi izuzetno radioaktivan i težak za manipulaciju i na kraju trenutno ne postoji metod da se izazove spontana rekombinacija njegovog metastabilnog stanja.

Međutim to nije spriječilo vladu SAD da ulaže u ovaj projekat milijarde dolara, a sve bazirano na jednom sumljivom naučnom radu iz 1998 godine urađenom na Teksaškom Univerzitetu.

Postoji čitav članak na Wikipediji o tome zvan Hafnijumska Kontroverza.

Cijeli projekad u naučnom svijetu danas ima status Pseudonauke i stavlja se u isti koš sa telepatskim otkrivanjima nuklearnih podmornica i neprijateljskih agenata, aktivne teleportacije i još nekih drugih čudnih projekata Pentagona u koje se uliva novac iako su dokazano nemogući (barem na trenutnom nivou tehnologije).

Zanimljivo predavanje o Hafnijumskoj Bombi se može naći na ovom linku: cijelo predavanje http://fora.tv/2006/07/08/Imaginary_Weapons

Na Youtubeu isto predavanje ali samo 1. od 5 dijelova, ostali se nalaze na Youtubeu pa možete tamo nastaviti.




Realnost i potencijalne primjene metastabilnih izotopa:


Efekat posjeduje realne mogućnosti primjene, experiment sa Tantalom dokazuje da je moguće izazvati oslobađanje energije viještačkim putem (iako trenutno upotrebom opasnog zračenja i u vrlo kontroliranim uslovima).

Takođe postoji potencijal stvaranja metastabilnog stanja upotrebom nuklearne tehnologije. Normalni izomer koji nije u metastabilnom stanju se može "napuniti" metastabilnim stanjem bombardujući element zračenjem ili česticama esencijalno stvarajući vrstu nuklearne baterije koja može imati specifične primjene (naravno ukoliko se ikada pronađe siguran i efikasan način oslobađanja te energije).

Postoje nacrti mašina koje bi upotrebljavale Hafnijum kao gorivo, zatim tu je i primjena u medicini gdje bi se metastabilni element koristio za recimo uništavanje bolesnih, kancerogenih ili stranih (bakterije ili virusi) ćelija, na principu ciljanih proteina gdje bi se metastabilni nukleotid aktivirao iz vanka kada dođe na metu (ćeliju) oslobađajući svoju energiju i uništavajući problematičnu ćeliju, jednu po jednu.

Kao gorivo budućih nanomašina.

Radi se o zanimljivoj tehnologiji sa velikim potencijalom primjene u svim oblastima života, međutim budimo realni, koncept je jako kontroverzan i upitan prema današnjem stanju stvari.

Vojna primjena ukoliko se koncept Hafnijumske Bombe obistini na nekoj prihvatljivoj ekonomskoj bazi bi promijenio pravila ratovanja i sama egzistencija ljudske vrste bi bila dovedena u pitanje.

Užasan koncept hafnijumke municije, u obliku recimo mitraljeskog ispaljivanja je jezivo čak i kao fantazija.

Malo šale na kraju:










Relevantni linkovi:


http://en.wikipedia.org/wiki/Induced_gamma_emission

http://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_isomer

http://en.wikipedia.org/wiki/Metastable


http://arxiv.org/pdf/nucl-ex/9908009.pdf

http://www.google.com/patents/US7425706

http://link.springer.com/article/10....5030535#page-1

http://hafniumisomer.org/cqeseg3.htm

http://fys.kuleuven.be/iks/nvsf/expe...-emission-pige

[funestis]

Kinetičko ljepilo.


Ovo sam pronašao nedavno ali moram istražiti nešto više o tome da bih napisao članak, međutim evo videa koji dobro obijašnjava kako funkcioniše (iako ne idu u detalje).

Nanotehnologija u punom sjaju:

[funestis]

Torium je element atomskog broja 90, oznake Th i dobio je ime prema nordijskom božanstvu gromova Toru.

Torijum je srebrnasto bijeli metal veoma velike gustine (oko 11.7 g/cm3), mekan i duktilan i topi se na temperaturi oko 1842 C.
Torijum je slabo radioaktivan metal (njegov najobilniji izotop 232) sa poluvremenom raspada od 14.5 milijardi godina. Njegovi drugi izotopi su nestabilniji ali i izuzetno rijetki zbog svog kratkog poluvremena raspada .

Thorium je se ranije koristio u mnogim legurama pogotovu sa magnezijumom za potrebe avioindustrije, međutim nova pravila u korištenju radioaktivnih materijala doveli su do toga da se torijum pomalo izbacuje iz upotrebe u materijalima. Danas se Torijum smatra više kao nusprodukt proizvodnje rijetkih zemalja bez veće upotrebne vrijednosti.

Thorium je otprilike 3 puta češći metal od Urana i najčešće se proizvodi preradom ostatka iz proizvodnje tih rijetkih zemalja, odnosno preradom monazita.

Međutim ono što je bitno za Torijum je da se ovaj metal može iskoristiti za proizvodnju nuklearne energije.

Nevjerovatan potencijal ovog metala je odavno poznat i razvoj je bio počeo još pedesetih godina 20og vijeka, međutim brzo se odustalo i sedamdesetih godina razvoj je potpuno zaustavljen.

Zašto je ovako moćan izvor energije bio potisnut u stranu?

Hladnoratovska logika odnosno glupost. Naime Torium je jako teško pretvoriti u naoružanje, ima malo vojnih primjena dok nuklearni reaktori na bazi urana konstantno proizvode izotope potrebne za naoružanje (U235 i Pu).

Međutim danas kada svijetska proizvodnja energije pomalo dolazi do svog maksimuma i kada rezerve nafte, gasa, uglja i Urana pomalo nestaju, inžinijeri su ponovo pronašli stare i prašnjave planove torijumskih reaktora.

Na sveukupno čuđenje torijumski reaktori su pravo čudo nuklearne tehnologije.

Torijumski reaktor:




Torijumski reaktor je tvz spori breeder reaktor odnosno vrsta reaktora koji pretvara osnovno gorivo u fisiono i zatim iz fisionog goriva proizvodi energiju.

Većina današnjih breeder reaktora su brzi breederi, koji koriste brze neutrone da bi svoje gorivo U238 pretvarali u Pu ili U235 koji su fisilno gorivo. Za taj proces nije potrebno ništa nego dovoljno U238 i mala količina U235 kao izvor neutrona da se započne reakcija.

Torijumski reaktor koristi spore neutrone proizvedene raspadom Pu kao okidačem, Torijum se pretvara u U233 koji je fisioni element ovog reaktora.

Međutim ovdje prestaje sličnost sa Uranijumom.

Naime Uranijumski reaktori ovise o vodi zbog transfera energije i hlađenja. Uranijumsko gorivo da bi proizvodilo energiju mora biti u čvrstom stanju obično u obliku šipki, potopljenih u vodi koja se zagrijava, pretvara u paru koja pokreće turbine i ujedno hladi reaktor. Ovo ima za manu da se u reaktoru stvaraju ogromni pritisci i u slučaju kvara uvijek postoji opasnost od eksplozije (što smo se osvijedočili na dvijema nuklearnim tragedijama u Černobilu i Fukušimi).

Torijumski reaktor radi na drugačijem principu, ovdije se koristi miješavina torijumskih soli sa ili bez nosećeg elementa poput tečnog olova.
Miješavina se sama kreće kroz reaktor svojom konvekcijom i ide u izmjenjivač gdje grije vodu ili neki drugi medijum koji pokreće turbine. Sve se to događa na normalnom pritisku i ne stvara se para osim u izmjenjivaču. Samo gorivo u slučaju kvara ili pregrijavanja automatski propada kroz čep u tankove gdje se naglo hladi i obustavlja reakciju.

Zanimljivo je i to da Torijum nema kritičnu masu i da je potrebno konstantno dodavati neutrone da bi se reakcija održavala tako da reakcija prestaje čim taj izvor nestane (obično izotop plutonijuma). Zbog toga drenaža torijumskih soli iz reaktora obustavlja reakciju jer se materijal odvaja od primera.

Na ovim videima se govori o torijumu i reaktorima:







Minijaturizacija:

Zbog svoje konfiguracije Torijumski reaktor se može lako minijaturizirati. Naime teoretski je moguće reaktor smanjiti toliko da se iskoristi kao pogon u recimo automobilima ili kućanskim aparatima. Zbog svoje ogromne energetske gustine potrebno je samo malo torijuma da se zadovoljavajuće obavlja reakcija i time proizvodnja energije.

Primjer:




Otpad:

Nemojmo se zavaravati, Torijum je nuklearno gorivo i samim tim stvara najtoksičniji otpad poznat ljudima. Nuklearni otpad.

Međutim u odnosu na Uranijum, Torijumski otpad je drugačiji, prevenstveno jer njegova aktivnost opada puno brže nego kod uranijumskog otpada. Takođe prozvodnja tog otpada je puno manja jer je potrebno srazmijeno puno manje torijuma da se proizvede ista količina energije nego što je slučaj sa Uranijumom. Zbog toga je odlaganje tog otpada neuporedivo lakše, jer ga manje ima.

Torijumski reaktori stvaraju toksični radioaktivni otpad, samo što je lakše manipulisati tim otpadom.

Budućnost upotrebe Torijuma:

Posljednjih 2 godine vrše se mnoga istraživanja oko upotrebe torijuma, pogotovu u Kini, Indiji, Evropi i Rusiji. Zanimljivo je i to da Kina i indija prednjače u tim istraživanjima zbog svojih rezervi ovog metala i zbog rastuće potrebe za energijom tih država.

Strah (moje lično mišljenje):

Torijum ima ogroman potencijal da uvelike ublaži nadolazeću energetsku krizu. Po svemu sudeći, Svijet sa upotrebom torijuma ulazi u novu nuklearnu eru.

Međutim ne smijemo zanemariti ostale izvore energije, ukoliko se previše oslonimo na torijum dogoditi će se ista stvar kao sa naftom, postati ćemo previše ovisni o ovom ipak limitiranom izvoru energije.

Zagađenje nuklearnim otpadom je realnost bez obzira što torijumski reaktori proizvode puno manje otpada, Zemlja ima ograničen broj mijesta gdje se taj otpad može pohranjivati, a reciklaža ove vrste smeća je tek u povojima.

Boim se da, ako se potencijal torijuma obistini, da će mo se ponovo zaglaviti samo na jednom (potrošivom) izvoru i zanemariti ponovo sve ostale potencijalne izvore, i što je najgore možda ponovo zaustaviti razvoj termonuklearne energije koja je u suštini jedini pravi i neograničeni izvor energije kojeg naša civilizacija može neograničeno koristiti.

Potencijal:

Nepobitno je da torijum ima ogroman potencijal. Pošto je torijumska konfiguracija reaktora podložna minijaturizaciji, možemo očekivati izgradnju mini elektrana svugdije u svijetu, svako i manje naselje može imati svoj reaktor.

S druge strane Torijum je moguće naći svugdje po Sunčevom sistemu (odnosno ne baš svugdje, međutim svaki obijekat koji je sačinjen od metala ili kamena sadrži i torijum, a asteroidi i planete su najvijerovatniji kandidati za ljudsku kolonizaciju) što donekle riješava energetske probleme budućih misija i kolonija koje ne bi energetski ovisile o gorivu sa Zemlje već bi proizvodile svoj torijum.

Optimalna budućnost:

Kombinacija korištenja svih izvora energije: vijeta, sunca, plime i oseke (gravitacione energije), nuklearne i termonuklearne energije.

Izbacivanje ugljovodonika i Urana iz masovne proizvodnje energije.

Izvori:

http://en.wikipedia.org/wiki/Thorium..._nuclear_power

http://en.wikipedia.org/wiki/Thorium_fuel_cycle

http://peswiki.com/index.php/Directory:Thorium_Reactors

http://www.extremetech.com/extreme/1...te-free-energy

http://www.independentaustralia.net/...ctor-hype,4919

http://www.bbc.co.uk/news/science-environment-24638816




Zaključak:

Ova tehnologija ima potencijal zakrpe ali nije riješenje, ne smijemo se opustiti ni jednu sekundu, doklegod ne dobijemo novi i čisti izvor energije.

Torijum uistinu ima ogroman potencijal ali samo kao prelazni oblik na neki novi i stabilniji izvor.

Međutim s današnje perspektive torijum je fenomenalan izvor s obzirom na to da je lako sa njim manipulirati, da je regionalan izvor (rezerve torijuma se nalaze svugdje po svijetu i po svim kamenitim obijektima u svemiru), da mu je zagađenje puno manje od zagađenja kojeg stvara uranijum (ali nije zanemarivo, naprotiv, postaće problem ukoliko se torijum počne koristiti masovno i u potpunosti zamijeni ugljovodonike).

Budućnost će sigurno ovisiti dijelom i o proizvodnji energije bazirane na torijumskim reaktorima, ali ne smijemo zaboraviti da je to ipak tek zakrpa a ne riješenje.

Riješenje su samo termonuklearni reaktori. Svemir koristi termonuklearnu energiju već 14 milijardi godina, stoga taj izvor energije bi trebao biti naš ultimativni cilj.

[septembar]

Ljiep tekst ...
Ima gore jedna mala greška . Gustina u kilogramima a treba u gramima (11,7 g /cm^3 ili 11,7 Kg/litru , litar=dcm^3).

P.S. Ja sam prvo povjerovao da je gustina u kilogramima pa sam zamislio metar kubni ovog materijala 11 700 000 Kg /m^3 (11 700 tona :-) ) i bio sam oduševljen.
Kako li ovo čudo transportuju? Uff ovo je blisko gustini bijelog patuljka , baš bih volio da ovaj kubni centimetar držim u ruci da osjetim nešto najbliže gustini bijelog patuljka. I na kraju sam posumnjao , ebiga

[funestis]

Ljiep tekst ...
Ima gore jedna mala greška . Gustina u kilogramima a treba u gramima (11,7 g /cm^3 ili 11,7 Kg/litru , litar=dcm^3).

P.S. Ja sam prvo povjerovao da je gustina u kilogramima pa sam zamislio metar kubni ovog materijala 11 700 000 Kg /m^3 (11 700 tona :-) ) i bio sam oduševljen.
Kako li ovo čudo transportuju? Uff ovo je blisko gustini bijelog patuljka , baš bih volio da ovaj kubni centimetar držim u ruci da osjetim nešto najbliže gustini bijelog patuljka. I na kraju sam posumnjao , ebiga

Hvala na ispravci, odmah ću korektovati mijeru.

Sorry za grešku.

[clapton]

sta je bijeli patuljak?

[funestis]

sta je bijeli patuljak?

Bijeli patuljak je vrsta zvijezde, odnosno lešina ili ostatak zvijezde slične Suncu.

Zvijzda slična Suncu na kraju svog života (kada potroši svoje gorivo) se naglo uvećava do ogromnih razmijera. Zatim gornji dijelovi zvijezde se raspadnu i oduvaju se sa nje otkrivajući malu supergustu kuglu materijala.

Ta mala supergusta kugla je bijeli patuljak. Materijal od kojeg je sačinjen bijeli patuljak je enormno sabijeni plin (gravitacijom) tvz degenerisani plin i kafena kašičica tog izuzetno gustog materijala teži 15 tona.

Nešto više o tom obijektu možeš naći na ovom linku:

http://hr.wikipedia.org/wiki/Bijeli_patuljak

[funestis]

Bose–Einstein condensate


NASA je obijavila novi plan da pošalje na ISS novi dio opreme za tamošnju fizičku laboratoriju. Radi se o kriogeničkoj aparaturi koja će biti u stanju da snizi temperaturu uzorka na 0.00000000001 stepeni poviše apsolutne 0. Ovaj aparat će služiti za proučavanje prvog agregatnog stanja tvz Bose_Einstein Kondenzat.

Svi smo u školi učili da postoje 4 agregatna stanja materije, čvrsto stanje, tečnost, gas i plazma i da ta agregatna stanja ovise o temperaturi materijala čvrsto stanje je najhladniji oblik a plazma najtopliji oblik.

Međutim još 30-tih godina 20-og vijeka, teoretičari Satyendra Nath Bose i Albert Einstein su riješavanjem jednačina kvantne statistike predvidjeli postojanje posebnog agregatnog stanja koje su nazvali kondenzat. Radi se o stanju materije na najnižim mogućim temperaturama i shodno gore pomenutoj podijeli, hronološki ovaj kondenzat bi bio prvo agregatno stanje.

Što je Bose_Einstein Kondenzat?

Postojanje Bose_Einstein Kondenzata je vezano za osnovnu karakteristiku materije u svemiru da posjeduje dualističku prirodu i da može postojati kao talas i kao čestica. Sa časova fizike znamo da svaka čestica materije posjeduje ove karakteristike, od fotona, preko elektrona pa sve do najvećih komada materije, atoma, molekula ili cijelih aglomeracija materije poput kamenja ili kamiona ili ljudi.

Neću sada ulaziti u formulaciju dualističke prirode materije, za zaiteresovane evo linkova koji daje razradu tog problema prema radu Louis de Broglie-a :

http://en.wikipedia.org/wiki/Wave%E2...rticle_duality
http://en.wikipedia.org/wiki/Matter_wave
http://en.wikipedia.org/wiki/Lorentz_factor

Ono što je bitno u svemu tome je da je odnos valne dužine predviđene valne komponente materije, obrnuto proporcionalan momentu čestice, odnosno što je energija čestice veća to je njena valna dužina manja. Ovo je naravno u skladu sa prirodom valova unutar spektra elekromagnetskog zračenja gdje veća valna duljina označava manju energiju vala.

Kod obične materije koja ima masu, zbog korelacije mase i energije, prema Ensteinovoj poznatoj formuli: sve masivne čestice imaju veoma malu valnu dužinu i njihova čestična priroda uvijek dolazi do izražaja. Zato normalna materija uvijek dolazi u komadima, zrnce prašine je uvijek zrnce a ne zamućeni blob.

Međutim energija neke čestice sa masom ne ovisi samo o masi te čestice već i o momentima kretanja tih čestica (prema gore pomenutim formulama u linkovima) odnosno o brzini kretanja. Brzina kretanja čestice sa masom je funkcija temperature te čestice odnosno veća brzina označava i veću temperaturu te čestice.

Sada, imamo dvije veličine koje utiču na valnu duljinu čestice sa masom, njenu masu i njenu temperaturu. Masu ne možemo promijeniti ali možemo temperaturu. Smanjivanjem temperature povećavamo valnu duljinu čestice.

U principu valna dužina čestice sa masom je uvijek veoma mala, manja od radijusa same čestice tako da čestica uvijek izgleda solidna, poput jasno definisane forme. (ovo važi i za elektrone ali zbog njihove veoma male mase valna priroda često preuzima primat i elektroni se često ponašaju poput vala).

Sada, ako uzmemo običan komad materije, recimo jedan kompletni atom, on na sobnoj temperaturi izgleda kao jasan komad materijala, ponaša se kao čestica jer njegova valna duljina je puno manja od njegovog prečnika.

Međutim što se događa kada počnemo oduzimati energiju tom atomu, recimo, hlađenjem.

Kako temperatura opada tako se i njegova valna duljina povećava i kako se približavamo apsolutnoj 0 (−273.15° C) vidjet ćemo da se ta valna duljina približava radijusu samog atoma. Sam atom zbog toga prestaje izgledati jasno i postaje poput oblaka u kojemu je teško razaznati gdje se atom u stvarnosti nalazi, kvantni efekti pomalo preuzimaju maha u uzorku i klasična mehanika uzorka prestaje važiti.

Upravo ovo su predvidjeli Enstein i Bose, kada temperatura uzorka padne dovoljno, valne duljine atoma postaju veće od samih atoma i cijeli uzorak gubi osobine čvrste i definisane materije.
Novi efekti valne prirode, poput interferencije uzimaju maha. Na primjer dva atoma mogu interferirati i poništiti same sebe, nestajući za posmatrača u potpunosti, da bi se trenutak poslje ponovo pojavili niodkuda, ili se njihov signal može povisiti kako njihovi valovi dodaju jedan drugom na signalu. Evo nekoliko primjera kako valovi interaguju:



Ali da ne duljim, suština ovog fenomena je da se stvara materijal koji gubi osobine definisane u klasičnoj mehanici i počinje se ponašati striktno prema postulatima kvantne mehanike.

Evo kratkog videa koji objašnjava ovaj efekat:




Da li postoje efekti koji se mogu pripisati ovom stanju materije?


Da. Postoje dva primjera koji su sve više prisutni u našem životu. Superfluidnost i Superprovodnost.

Superfluidnost je osobina da materijal teče bez otpora (viskoziteta), trenutno, osim eksperimentalne fizike još nema širih primjena u tehnologiji (međutim tako neće ostati još dugo). Superfluidnost nastaje kada pojedini atomi ili molekuli ulaze ili izlaze iz stanja kondenzata unutar materijala, mijenjajući ukupnu strukturu.



Superprovodnost, je osobina da materijal provodi struju bez otpora (gubitaka). Ovaj efekat ima već dosta primjena u tehnologiji, na primjer kod MAGLEV vozova, u konstrukciji akceleratora i lasera velike snage (vojna i civilna industrija) itd. Superprovodnost je suštinski svođenje elektrona u stanje slično Bose-Ensteinov-om kondenzatu.




Ali da se vratim na NASA-inu najavu. ovo je video koji je NASA obijavila o instaliranju ovog novog eksperimenta na ISS:




Primjene:


Primjena ovog stanja materije je već počela kroz Superprovodnost. Superfluidnost tek treba naći svoju primjenu, a ostale karakteristike kondenzata su tek u fazi iztreživanja. Postoji još dosta toga što ne razumijemo o ovom stanju materije, na primjer kontraintuitivno poništavanje atoma kroz interferenciju ili slično.

Nesumljivo ovo je oblast fizike materijala koja uvelike obećava i ko zna kakve će primjene doživjeti u skorijoj budućnosti.


Linkovi:

http://en.wikipedia.org/wiki/Bose%E2...ein_condensate
http://www.colorado.edu/physics/2000/bec/
http://www.britannica.com/EBchecked/...condensate-BEC
http://spectrum.ieee.org/nanoclast/s...for-first-time
http://www.mpq.mpg.de/cms/mpq/en/dep.../projects/bec/
http://physicsworld.com/cws/article/...very-long-time

[funestis]

Elektronski rastvor


Otprilike svi znamo što je elektron, negativno naelektrisana čestica, sastavni dio atoma, nosilac električnog naboja itd.

Međutim elektron je zanimljiva čestica na mnogo načina, između ostalog hemijski ona je najmani mogući anion u rastvoru (negativno naelektrisani radikal/ion). Ovo znači da je hemijski moguće napraviti rastvor koji je zasićen slobodnim elektronima (otprilike kao iz vica čaša struje).

Za elektronski rastvor se poodavno zna kao i za mnoge reakcije koje ga proizvode. U većini slučajeva rdi se o reakciji tekućeg amonijaka (NH3) i nekog alkalnog metala, međutim postoje i mnogi vodeni rastvori kao i rastvori u mnogim drugim rastvaračima.

Esencijalno elektronski rastvor ima dva distinktivna oblika koji ovise o gustini samih elektrona a koji se prvenstveno razlikuju u boji rastvora, razblažena verzija koja ima neku tamnu nijansu plave i koncentrirani oblik koji liči na tečni metal i ima žućkasto srebrnasti sjaj.

Istorija otkrića:

Za prvi koncentrirani elektronski rastvor (metalni sjaj) smatra se da ga je proizveo Sir Humphry Davy engleski naučnik, između 1807 i 1809 godine. Naravno u to vrijeme niko nije znao da se radi o rastvoru elektrona već da se radi o nekom obliku nove tečne alkalije, odnosno tekućem alkalnom metalu. Ovo nije za čudo s obzirom da je elektronski rastvor jedan od najačih poznatih reduktora u hemili, koji je sposoban supstance koje su poznate kao oksidatori (poput kiseonika) napraviti još više oksidativnima. Primjer je i reakcija upravo sa kiseonikom koja stvara superoksidni radikal (O2-).
Prvi koji su predložili koncept elektronskog rastvora su bili E. Gibson and W. L. Argo, 1918 godine. Oni su to otkrili svojim eksperimentima i ispitivanjima, prvenstveno spektroskopski i činjenicom da su svi takvi rastvori esencijalno isti bez obzira na upotrebljene hemikalije.

Osobine elektronskog rastvora:

Prvenstveno, elektronski rastvor je jedan od najjačih reduktora u hemiji sposoban pojačati oksidacijske osobine i najjačih oksidatora dodajući ekstra elektrone u molekul.
Rastvor je esencijalno jaki elektrolit i samom time provodi struju.
Rastvor je metalna legura elektrona i rastvarača ima sve osobine klasičnog metala iako potencijalno ne sadrži niti jednog atoma nekog od njih.


Nezasićeni oblik rastvora


Zasićeni oblik rastvora

U rastvoru se elektroni ponašaju poput normalnih aniona i disociraju (iz upotrebljenog metala) prema istim zakonitostima kao i svaki elektrolitski rastvor. Ovo podrazumjeva i zasićenost rastvora kada količina elektrona prelazi potencijal disocijacije u rastvaraču odnosno kada rastvarač više nije u stanju disocirati ione jer su svi raspoloživi molekuli za formiranje kapsule već upotrebljeni.


Primjer disocijacije kuhinjske soli u vodi


Kako to izgleda na primjeru elektrona u amonijaku (esencijalno potpuno isti proces)



Potencijalne upotrebe:

Zbog svojih specifičnih osobina ovaj rastvor se često primjenjuje u hemiji kao reduktor.

U industriji elektronski rastvor je dio procesa redukcije aromata (benzenskih jedinjenja) u 1,4-Cyclohexadiene koji je sirovina opet za proizvodnju mnogih plastika, ljekova itd. OPvaj proces je poznat po nazivom Birčova Redukcija ( http://en.wikipedia.org/wiki/Birch_reduction ).

Međutim ovo su sve tek primjene ovog zanimljivog rastvora kao dijela već postojeće reakcije odnosno ne radi se o direktnoj upotrebi već samo kao zanimljiv tok procesa.

Na žalost nisam pronašao neke primjere direktne upotrebe, pretpostavljam zato jer je sam rastvor očigledno nestabilan. Slobodni elektroni se vjerovatno brzo gube ili reaguju sa okolnim jedinjenjima i rastvor gubi svoje karakteristike vrlo brzo.

Zanimljivo je i to da je moguće izdvajati elektrone iz rastvora što ima potencijalnu primjenu u elektronici ili čak u nekom obliku konverzije energije koja nalikuje prvom stupnju fotosinteze, kao izvor elektrona bez upotrebe hlorofila.

S druge strane (ovo su već samo moje špekulacije) ovo je zanimljiva konfiguracija koja čini mi se ima dosta potencijala u nekim novim dolazećim tehnologijama. Nanotehnologija je nešto što odmah dolazi na pamet, bilo kao dio kompaktnog izvora energije ili za proizvodnju novih materijala.

Sve u svemu čini mi se da ovaj zanimljivi oblik rastvora ima dosta veliki potencijal primjene u nekoj budućnosti i pomalo mi je žao što ne mogu naći na netu nešto više o ovome.

Zanimljiv video na ovu temu:





Izvori:

http://en.wikipedia.org/wiki/Solvated_electron
http://en.wikipedia.org/wiki/Birch_reduction
http://en.wikipedia.org/wiki/Dissociation_(chemistry)

http://chemed.chem.purdue.edu/demos/main_pages/9.4.html
http://www.rsc.org/chemistryworld/Ne...h/07031001.asp
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/cr60323a001
http://pages.jh.edu/~chem/bowen/Publ...20clusters.pdf
http://pubs.rsc.org/en/content/artic...d#!divAbstract
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jp972600z


http://scitation.aip.org/content/top...ip-live-03#top

[funestis]

Element 0 ili Neutronium

Termin neutronium je izmišljen još 1926 godine za predloženi element sa atomskim brojem 0 od strane malo poznatog fizičara Andreas von Antropoff-a. Zanimljivo je i to da se to desilo prije nego li je neutron kao čestica u opće otkriven.

Od tada element 0 se pojavljuje u nekim izdanjima periodičnog sistema iako se tek granično smatra za element.

Osobine Neutroniuma:

Danas se zna za 3 oblika "stabilnog" neutronijuma od kojih 2 je moguće proizvesti u laboratoriju.

1. Mononeutron, predstavljen kao jedna čestica odnosno nukleus koji se sastoju od samo jednog neutrona. Prvenstveno u ovom obliku neutronium postoji kao zračenje koje nastaje tokom raspada radioaktivnih nukleotida tvz neutronsko zračenje. Međutim usporavanjem neutrona teoretski se može proizvesti gas u vakumu koji se sastoji samo od neutronskih nukleusa koji se ponašaju kao idelani plin. Stabilnost ovakvog plina nije velika jer neutroni posjeduju veliku nestabilnost i poluvrijeme raspada neutrona je oko 10 mninuta kroz beta raspad odnosno emitovanje jedne beta čestice (elektrona) što znači da za 10 minuta polovina neutronskog gasa bi se pretvorila u stabilni vodonik uz oslobađanje ogromne energije.
Mononeutronijum se fizički sastoji samo od jednog neutrona u nukleusu i bez elektrona, kao plin posjeduje skoro neograničenu stušljivost jer ne postoji nikakav naboj čestica da se sukobljava sa pritiskom. Međutim takav gas takođe, upravo zbog odsustva naelektrisanja, lako difuzira kroz prepreke brzinom proporcionaloj temperaturi i ne postoji kontejner koji bi ga uspio sadržati.

2. Dineutron, nukleus koji se sastoji od samo 2 neutrona povezana jakom nuklearnom silom. Nastaje tokom nekih vrsta niklearnog raspada i osmotren je tek 2012 godine tokom radpada radioaktivnog izotopa Beriliuma-16, na Mičiganskom Univerzitetu (Michigan State University). Ovaj "izotop" neutronijuma ima jako kratki poluživot i malo se zna o njegovim karakteristikama osim da nastaje iz nestabilnih izotopa nekih lakih elemenata bogatih neutronima. Takođe povezan je sa nuklearnim reakcijama tritijuma (izotop vodonika) i heliona (ogoljeni Ion heliuma).

3. Degenerirni neutronski plin, teoretski postuliran stabilni oblik neutronijuma koji postoji samo na neutronskim zvijezdama. Stabilnost ovog neutronijuma proizilazi iz ogromnog pritiska kojem je podvrgnut zbog jakog gravitacionog polja. Veliki pritisak koji izaziva degenerisanost materije i Paulijev princip isključenja zaustavljaju prirodni raspad neutrona te neutronijum doseže neku stabilnost.

Postoje i teoretski oblici neutronijuma poput Trineutrona, Tertaneutrona itd ali koji su prema teoriji jako nestabilni i do sada nikada nisu osmotreni.

Generalne osobine neutronskog gasa:

Poluvrijeme raspada neutrona je oko 10 minuta što znači da na normalnom pritisku (pritisak koji je dovoljno mali da ne stvara degenerirani plin) neutronski gas konstantno oslobađa veliku energiju koja opada kroz vrijeme kako se količina istog pretvara u vodonik.

Na ovom videu je dobro objašnjeno o čemu se radi:



S druge strane čestice neutronskog plina ne posjeduju nikakvo naelektrisanje pa stoga ne interaguju lako sa okolinom i ponašaju se veoma blisko karakteristikama idealnog plina.

Evo još jednog zanimljivog videa o neutronijumu i njegovim karakteristikama:



Samo da dodam, gledajući neutronijum čisto kao hemijski element on se ponaša kao apsolutno inertni plin koji je uvijek potpuno ioniziran ali gledajući naboj uvijek je neutralan. Ne može formirati niti jedan oblik jedinjena i uvijek je u slobodnom i gasovitom stanju osim u slučaju veoma visokih pritisaka kada postaje degenerisan i tada posjeduje "možda" superfluidna svojstva. Kristalni oblik (teoretski) je kubni (u obliku kocke, slično kuhinjskoj soli). Gustina "čvrstog" stanja (ali samo u degenerisanom obliku) je 4×10¹⁷ kg/m³.

Upotreba:

Neutronijum onako kako ga se prikazuje u naučnofantastičnim pričama (knjigama, filmovima itd) za sada ne postoji. Takva upotreba neutronijuma (kao građevinskog materijala) bi bila moguća tek ako nekad u budućnosti budemo bili u stanju manipulisati gravitacijom po volji, bilo stvarati antigravitaciju ili kontrolisati gradijent gravitacije bez obzira na masu (ovo da bi se izbjegla nestabilnost neutrona i spriječio raspad takvog materijala odnosno atomska eksplozija). Ovo se graniči sa nemogućim prema današnjem znanju iz fizike i nije za očekivati da će se u skorijoj budućnosti dogoditi neki veći pomak u tom smjeru.

Danas jedina primjena neutronskog gasa je u nuklearnim reaktorima u obliku neutronskog zračenja koje je esencijalno za održavanje nuklearne reakcije. Neutronsko zračenje je i rezultat upotrebe nukleatnog oružja.
U medicini brzi neutroni se koriste kod lječenja nekih oblika malignih tumora poznato kao radioterapija.



S druge strane upotreba neutronskog gase će naći primjenu u nekim novim tehnologijama koje su na pomolu. Naravno nanotehnologija je prva koja pada na pamet, spori neutroni (neutroniumski gas) koji se koristi za stvaranje (bukvalno farbanje) površine nekim potrebnim izotopom, odnosno osnovni materijal nanočestice se bombarduje sporim neutronima koji mjenjaju strukturu jezgri materijala koji se mjenjaju u novi izotop nekog drugog elementa stvarajući premaz debeo samo nekoliko atoma (ili čak jedan atom). Taj novi izotop može imati potrebne osobine poput bolje provodnosti električne struje, bolji ekspresiju tunelirajućeg efekta (kvantni efekat) od primarnog materijala ili je jednostavno izvor energije (nestabilni izotop).

Neke slične primjene su već tu poput stvaranja logičkih kola velike gustine odnosno kroz očekivani prodor u minijaturizaciji. Takođe nanočestice proizvedene na ovaj način mogu biti upotrebljavane u medicini kao markeri ili za ciljano lječenje nekih tumora gdje se nestabilni izotopi koriste za uništavanje tumora. Vidi link: http://www.sciencedaily.com/releases...0521132229.htm
U ovom slučaju neutronijum (u obliku zračenja sporih neutrona) bi se koristio za masovnu izradu nanočestica gdje neutroni stvaraju potrebni radioizotop na datim nanočesticama koje se kasnije koriste za potrebe liječenja.

Neutronijum u kulturi:

Neutronijum se često pominje u naučnoj fantastici kao materijal skoro neprevaziđene čvrstine i gustine. Prvenstveno u soft SF pričama (soft SF ili meki SF su priče koje ne vode mnogo računa o realnoj fizici i često mjenjaju zakonitosti prema potrebi).

Međutim neke tvrda SF djela koriste neutronijum poput Orions Arm svemirske opere.

Najpoznatije priče i filmovi koje koriste neutronijum kao djelom svog sadržaja su Star Trek (većinom kao građevinski materijal), Stargate kao dio tehnologija koje upotrebljava (Asgard i Replikatori), Mass Effect (kao element 0, izvor energije i element koji podspješuje biotiku, mada iskreno nigdje se direktno ne pominje da se striktno radi o neutronijumu a sam element 0 ima i neke druge osobine vezane za tamnu materiju itd), Vladimir Savchenko Crna zvijezda (skoro neuništivi materijal koji se koristi za izradu antimaterije) itd.

Kompletne liste SF djela koje koriste neutronium kao plot device je moguće lako pronaći uz pomoć Googlea pa stoga neću rastezati priču.

Zaključak:

Neutronijum ili element sa rednim brojem 0 je realna supstanca, specifičnih karakteristika koja ima svoju primjenu (čak i danas) iako markantno drugačije izgleda i ponaša se od prikazane u belatristici.
Obično normalni periodni sistem elemenata ne sadrži neutronijum kao dijelom svog spiska jer ruku na srce ono što danas znamo o tom materijalu se jako razlikuje od klasičnog poima hemijskog elementa.
Međutim gledajući striktno fizički, sam po sebi posjeduje sve karakteristike elementa pa s toga neka rijetka izdanja periodičnog sistema elementata obuhvataju i ovu česticu.


Izvori:

wikipedia
http://en.wikipedia.org/wiki/Neutron
http://en.wikipedia.org/wiki/Neutronium
http://en.wikipedia.org/wiki/Pauli_exclusion_principle
http://en.wikipedia.org/wiki/Atomic_number
http://en.wikipedia.org/wiki/Degenerate_matter
http://en.wikipedia.org/wiki/Ideal_gas
http://en.wikipedia.org/wiki/Strong_interaction


http://www.princeton.edu/~achaney/tm...eutronium.html
http://physicsworld.com/cws/article/...the-first-time
http://io9.com/5899961/neutrium-the-...of-matter-ever
http://www.osti.gov/scitech/biblio/787497
http://physics.aps.org/articles/v5/30
http://arstechnica.com/civis/viewtop...26593&start=40

[starwalker]

Samoobnovljivi beton

[funestis]

Zanimljiv video o grafinu.

[funestis]

Ovaj post će biti kratak jer se radi o novom materijalu sličnom Grafinu a koji obećava napraviti novu revoluciju u izradi silicijumskih čipova.

Materijal se zove SILICIN i radi se o sloju silicijuma debelom 1 atom (isto kao što je grafin sloj ugljenika debeo 1 atom)









U svakom slučaju prvi tranzistori su već izrađeni i materijal obećava.

Detalji na sljedećim linkovima:

http://en.wikipedia.org/wiki/Silicene

https://richarddawkins.net/2015/02/o...ast-computing/
http://www.electroline.com.au/articl...-new-graphene-
http://www.newscientist.com/article/...l#.VONcxfnF8Yk
http://www.engadget.com/2011/03/28/s...een-physicall/