ΥΛΙΚΑ

Εφευρέσεις : ΥΛΙΚΑ

  • Εφευρέσεις : ΥΛΙΚΑ Φωτογραφία: David Trood / gettyimages.de Εφευρέσεις : ΥΛΙΚΑ Φωτογραφία: © David Trood / gettyimages.de
    Karl Ziegler, 1898–1973, Χημικός και νομπελίστας


    «ΑΡΧΙΣΑ ΣΑΝ ΟΔΟΙΠΟΡΟΣ ΠΟΥ ΞΕΚΙΝΑΕΙ ΓΙΑ ΑΓΝΩΣΤΗ ΧΩΡΑ.»


    Ο Karl Ziegler περιέγραφε συχνά το έργο της ζωής του σαν ένα ταξίδι με αβέβαιο τέλος. Η άγνωστη χώρα που ερευνούσε ήταν η χημεία ανάμεσα στα μέταλλα και τις ενώσεις του άνθρακα. Οι εργασίες του κατέστησαν δυνατή τη μαζική παραγωγή συνθετικών υλών, όπως το πολυαιθυλένιο και το πολυπροπυλένιο. Το 1963 έλαβε για το έργο του αυτό το Νομπέλ Χημείας.
    Εφευρέσεις : ΥΛΙΚΑ Φωτογραφία: © David Trood / gettyimages.de


    Λάστιχο από τους αγρούς

    Στολές δυτών, λάστιχα αυτοκινήτων, λαστιχένια παρεμβύσματα – πάνω από 40 000 προϊόντα καθημερινής χρήσης περιέχουν καουτσούκ. Αυτό το παίρνουμε παραδοσιακά από το ελαστικό γαλάκτωμα του καουτσουκόδεντρου. Επειδή όμως τα συγκεκριμένα δέντρα φύονται μόνο σε τροπικά κλίματα, ο Γερμανός χημικός Fritz Hofmann παρήγαγε ήδη από την εποχή του πρώτου παγκοσμίου πολέμου συνθετικό καουτσούκ. Σήμερα το καουτσούκ – συνεπώς και το λάστιχο – παράγονται κυρίως από προϊόντα πετρελαίου.

    Παρόμοιο δυναμικό κρύβεται ωστόσο και σε άλλες πηγές. Μία από αυτές είναι και το Ρωσικό Ταραξάκο (αγριοραδίκι), ο γαλακτώδης χυμός του οποίου περιέχει επίσης καουτσούκ. Ερευνητές του Ινστιτούτου Fraunhofer σε συνεργασία με την εταιρία παραγωγής ελαστικών Continental κατασκευάζουν αυτόν τον καιρό μια πιλοτική εγκατάσταση για την παραγωγή μεγάλων ποσοτήτων ταραξάκου.
    » Ταινία: Φυσικό καουτσούκ από ταραξάκο


    Το ρωσικό αγριοραδίκι (taraxacum kok-saghyz) μας δίνει φυσικό καουτσούκ

    Τα λάστιχα αυτοκινήτου θα μπορούσαν σύντομα να γίνουν το πρώτο βιομηχανικό προϊόν από ταραξάκο

      Χάλυβας στα μέτρα σας

      Χάλυβας με χάλυβα έχει διαφορά. Μια τουρμπίνα πρέπει να αντέχει άλλες δυνάμεις από ό,τι το αμάξωμα ενός αυτοκινήτου ή ο πυλώνας μιας γέφυρας. Για να μπορούν τα δομικά στοιχεία να ανταποκρίνονται σε συγκεκριμένες απαιτήσεις, χρειάζονται ειδικοί χάλυβες. Σήμερα υπάρχουν ήδη 2500 διαφορετικοί τύποι.

      Βασικό συστατικό όλων είναι ο σίδηρος. Με την προσθήκη ξένων στοιχείων – μαγγανίου, νικελίου ή χρωμίου – ο χάλυβας αποκτά τις ξεχωριστές ιδιότητές του. Γίνεται για παράδειγμα ελαφρύτερος, σταθερότερος ή περισσότερο ελατός. Με προγράμματα του υπολογιστή οι επιστήμονες μπορούν εκ των προτέρων να προσομοιώσουν και να βελτιστοποιήσουν τις ιδιότητές του. Έτσι οι τουρμπίνες γίνονται μακροβιότερες, τα αεροπλάνα ελαφρύτερα και τα αυτοκίνητα πιο ασφαλή.

      Μέχρι πρόσφατα ακόμη και οι ειδικοί πίστευαν πως τίποτα το καινούργιο δεν θα μπορούσε πλέον να συμβεί στην παραγωγή του χάλυβα. Οι νέοι χάλυβες των Γερμανών ερευνητών, που ασχολούνται με τα υλικά για τεχνικά προϊόντα, αποδεικνύουν το αντίθετο.


      Κράματα με διάφορα πρόσθετα υλικά βελτιώνουν τις ιδιότητες του χάλυβα

      Σήμερα ο χάλυβας βελτιστοποιείται για κάθε εφαρμογή, όπως για παράδειγμα στις τουρμπίνες των αεροσκαφών

        Μαζική παραγωγή Carbon

        Κράνη, ποδήλατα, ρακέτες τένις αλλά και αεροπλάνα και αυτοκίνητα της Φόρμουλα-1 πρέπει να είναι όσο το δυνατόν πιο ελαφριά και ταυτόχρονα γερά. Αυτό είναι εφικτό με την ενίσχυση συνθετικών υλικών με ανθρακονήματα, εν συντομία CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastics). Υπάρχει ωστόσο ένα μειονέκτημα. Σε πολλά στάδια η εργασία γίνεται ακόμη με το χέρι και αυτό αυξάνει το κόστος των προϊόντων.

        Στο χώρο της αυτοκινητοβιομηχανίας οι Γερμανοί ερευνητές, που ασχολούνται με τα υλικά για τεχνικά προϊόντα, συνεργάζονται με άλλους ειδικούς για την εξεύρεση νέων διαδικασιών παραγωγής, που θα καθιστούν τα CFRP πολύ φτηνότερα. Οι μηχανές θα μπορούν να πλέκουν και να πλάθουν τα νήματα, να τα μορφοποιούν και να τα περιβάλλουν με ρητίνη. Τα έτοιμα υλικά είναι κατά 50% ελαφρύτερα από το χάλυβα, αντέχουν σε περίπτωση σύγκρουσης και δεν σκουριάζουν. Ιδανικό υλικό για οικονομικά αεροσκάφη και αυτοκίνητα – γιατί η μείωση του βάρους σημαίνει και μείωση της κατανάλωσης καυσίμων.


        Νέες μορφές παραγωγής μειώνουν το κόστος των ενισχυμένων με ανθρακονήματα συνθετικών υλικών

          Το φαινόμενο του λωτού

          Τα φύλλα του λωτού είναι πάντα καθαρά – γι’ αυτό σε πολλές θρησκείες το φυτό θεωρείται σύμβολο της τέλειας αγνότητας. Ο μύθος πάντως έχει επιστημονικό υπόβαθρο. Το νερό δεν νοτίζει τα φύλλα, αλλά σχηματίζοντας πέρλες, φεύγει αμέσως και συμπαρασύρει όλες τις βρομιές. Την εξήγηση αυτού του φαινομένου βρήκε στη δεκαετία του ’70 ο Γερμανός βοτανολόγος Wilhelm Barthlott. Οι επιφάνειες των φύλλων δεν είναι λείες, αλλά καλύπτονται από μικροδομές.

          Στην εποχή μας ερευνητές αξιοποιούν το φαινόμενο του λωτού για να κατασκευάσουν ειδικές επιφάνειες που θα διώχνουν το νερό, το πετρέλαιο ακόμη και το αίμα. Στόχος τους είναι η κατασκευή αυτοκαθαριζόμενων ηλιακών κυττάρων, τζαμιών που θα απορρίπτουν τις βρομιές και ιδιαίτερα αποτελεσματικών τεχνητών καρδιών.


          Το νερό δεν μπορεί να σταθεί στα φύλλα του λωτού

          Νανο-βερνίκια αξιοποιούν το φαινόμενο του λωτού

            Έξυπνα ρούχα

            Το μπουφάν των πυροσβεστών με ενσωματωμένα τσιπ, που δημιουργήθηκε στο πλαίσιο ερευνητικού προγράμματος της γερμανικής ομοσπονδιακής κυβέρνησης, μπορεί να κάνει πολλά περισσότερα, από το να παρέχει απλώς προστασία από ακραία θερμότητα. Κατά τη διάρκεια επιχείρησης πυρόσβεσης μεταδίδει αξιόπιστα τη θέση του πυροσβέστη, τους παλμούς της καρδιάς του και τη θερμοκρασία του σώματός του. Αν χρειαστεί, το έξυπνο μπουφάν χτυπάει συναγερμό και οι επικεφαλής της επιχείρησης μπορούν να στείλουν βοήθεια.

            Ωστόσο, τα έξυπνα ρούχα δεν είναι χρήσιμα μόνο σε έκτακτη ανάγκη. Ένα έξυπνο αθλητικό μπλουζάκι, που σχεδιάζεται αυτή την περίοδο από τους ερευνητές του Ινστιτούτου Fraunhofer, μετρά την αναπνοή και τους σφυγμούς. Με ένα τέτοιο μπλουζάκι ένας αθλητής μπορεί να βελτιστοποιήσει την προπόνησή του.


            Τα «έξυπνα» ρούχα σώζουν ζωές

              Πανταχού παρούσα συνθετική ύλη

              Παιδικά αυτοκινητάκια, κουβάδες, σωλήνες, σάκοι απορριμμάτων, ιατρικά εμφυτεύματα – σε προϊόντα υψηλής τεχνολογίας αλλά και σε αντικείμενα καθημερινής χρήσης το πολυαιθυλένιο αποτελεί τη συχνότερα χρησιμοποιούμενη συνθετική ύλη. Είναι εξαιρετικά σταθερό υλικό, δεν προσβάλλεται ακόμη και από επιθετικές ουσίες και παρουσιάζει αντοχή στις έντονες διακυμάνσεις της θερμοκρασίας.

              Ο Karl Ziegler, ερευνητής του Ινστιτούτου Max-Planck ήταν αυτός που το 1953 ανακάλυψε πόσο γρήγορα μπορεί να παραχθεί το πολυαιθυλένιο και πόσο χαμηλό είναι το κόστος του. Σε θερμοκρασία δωματίου και με τη συνήθη ατμοσφαιρική πίεση το αέριο αιθυλένιο μετατρέπεται σε πολυαιθυλένιο, αν προσθέσουμε ορισμένες μεταλλικές ενώσεις – τους λεγόμενους καταλύτες Ziegler-Natta. Μόνο μετά την ανακάλυψη αυτή δημιουργήθηκαν οι προϋποθέσεις για τη μαζική παραγωγή του.

              Ωστόσο η αντοχή του πολυαιθυλενίου έχει και μειονεκτήματα. Παντού στον πλανήτη μας οι πλαστικές σακούλες συμβάλλουν στην αύξηση τεράστιων όγκων απορριμμάτων και επιβαρύνουν το περιβάλλον. Για να διαλυθεί τελείως μια σακούλα χρειάζονται αρκετές εκατοντάδες χρόνια.


              Βραβείο Νομπέλ Χημείας 1963: Ο βασιλιάς Gustav VI Adolf της Σουηδίας συγχαίρει τον Karl Ziegler (δεξιά)