Materiale

INVENŢII MATERIALE

  • Invenţii: materiale // foto: © David Trood / gettyimages.de Invenţii: materiale // foto: © David Trood / gettyimages.de
    Karl Ziegler, 1898–1973, chimist şi laureat al Premiului Nobel


    "Am început precum un călător care porneşte într-o călătorie spre o ţară necunoscută."


    Karl Ziegler îşi descrie deseori lucrarea de-o viaţă drept călătorie cu final incert. Terenul necunoscut pe care îl sondează este domeniul chimiei situat între metale şi compuşii de carbon. Lucrările sale au creat premisele pentru producţia de masă a materialelor plastice precum polietilena şi polipropilena. Pentru descoperirile sale a primit în anul 1963 Premiul Nobel pentru Chimie.
    Invenţii: materiale // foto: © David Trood / gettyimages.de


    CAUCIUC DE PE CÂMP

    Costume de scafandru, anvelope pentru vehicule, garnituri - peste 40 000 de produse uzuale conţin cauciuc. În mod tradiţional, acesta se obţine din sucul lăptos al arborelui-de-cauciuc. Însă aceşti arbori trăiesc numai în climat tropical. Chimistul german Fritz Hofmann a inventat deja în timpul Primului Război Mondial o formă sintetică de cauciuc. În prezent, cauciucul este realizat cu precădere din produse petroliere.

    Există însă şi alte surse cu potenţial. De exemplu, păpădia rusească, a cărei sevă lăptoasă conţine, de asemenea, cauciuc. Cercetători din cadrul Institutului Fraunhofer colaborează în prezent cu producătorul de anvelope Continental la construirea unei instalaţii pilot care să extragă cantităţi mari de cauciuc din păpădie.
    » Vizionează videoclipul "Cauciuc natural din păpădie"


    Păpădia rusească (Taraxacum koksaghyz) furnizează cauciuc natural

    Anvelopele ar putea fi curând primele produse industriale realizate din cauciuc din păpădie

      OŢEL OPTIMIZAT/CUSTOMIZAT

      Există mai multe tipuri de oţel, fiecare cu proprietăţi specifice. O turbină trebuie să facă faţă cu totul altor forţe decât caroseria unui vehicul sau pilonul unui pod. Pentru ca aceste componente să poată îndeplini cerinţele concrete, la confecţionarea lor se folosesc oţeluri speciale. În prezent, există peste 2 500 de tipuri diferite.

      Toate au la bază fierul. Prin adăugarea unor elemente străine, precum mangan, nichel sau crom, oţelului i se imprimă anumite proprietăţi. De exemplu, devine mai uşor, mai stabil sau mai ductil. Cu ajutorul programelor de calculator, oamenii de ştiinţă pot simula şi optimiza dinainte proprietăţile oţelului. Astfel, turbinele au durate de viaţă tot mai mari, avioanele devin mai uşoare, iar vehiculele mai sigure.

      Nu cu multă vreme în urmă, chiar şi specialiştii credeau că în domeniul oţelurilor nu mai este loc de inovaţii. Oţelurile inovatoare realizate de cercetătorii germani demonstrează însă contrariul.


      Aliajele cu diverşi aditivi îmbunătăţesc proprietăţile oţelului

      În prezent, oţelul este optimizat pentru orice aplicaţie, de exemplu pentru construcţia turbinelor de aeronave

        CARBON ÎN SERIE

        Căştile de protecţie, bicicletele, rachetele de tenis, însă şi avioanele şi maşinile de curse trebuie să fie cât mai uşoare, dar şi stabile. Acest lucru devine posibil cu materialele plastice armate cu fibră de carbon, pe scurt CFRP (carbon fibreglass reinforced plastic). Materialele prezintă însă şi un dezavantaj. Multe operaţiuni trebuie executate manual, ceea ce creşte preţul produsului final.

        Cercetătorii germani din domeniul materialelor lucrează împreună cu experţi din industria auto la dezvoltarea unor noi procese de producţie care să scadă costurile materialelor CFRP. Maşinile pot împleti şi modela fibre şi le pot îmbrăca în răşină. Piesele finite au doar jumătăte din greutatea lor în oţel, sunt sigure la impact şi nu ruginesc. Materialul este ideal pentru avioane şi vehicule economice, deoarece greutatea redusă are drept efect şi o scădere a consumului de carburant.


        Noi procese de producţie scad preţul materialelor plastice armate cu fibră de carbon

          EFECTUL LOTUS

          Frunzele de lotus sunt întotdeauna curate, motiv pentru care această plantă este considerată în multe religii un simbol al purităţii absolute. Mitul are însă şi o explicaţie ştiinţifică. Apa nu poate pătrunde în frunză, iar stropii care se rostogolesc de pe frunze iau cu ei toată murdăria. În anii 1970, botanistul german Wilhelm Barthlott a descoperit şi explicaţia fenomenului. Suprafaţa frunzelor de lotus nu este netedă, ci este traversată de nişte microstructuri.

          În prezent, oamenii de ştiinţă folosesc efectul lotus pentru a dezvolta suprafeţe care resping apa, uleiul şi chiar şi sângele. Printre obiectivele pe care şi le-au propus cercetătorii, se numără şi realizarea unor celule solare care se curăţă singure, a geamurilor ce resping impurităţile şi chiar şi a aparatelor cardio-pulmonare deosebit de eficiente.


          Apa nu poate să stea pe frunzele de lotus

          Vopselurile nanotehnologice folosesc efectul lotus: apa formează picături, care se rostogolesc şi iau cu ele impurităţile

            ÎMBRĂCĂMINTE INTELIGENTĂ

            Jacheta de pompieri cu componente electronice integrate, dezvoltată în cadrul unui proiect de cercetare al Guvernului Federal German, oferă mult mai multe avantaje decât doar să protejeze împotriva căldurii extreme. Atunci când pompierii se află în misiune, ea comunică poziţia purtătorului, ritmul său cardiac şi temperatura corporală. Iar dacă este necesar, jacheta inteligentă alarmează centrul de comandă, care poate trimite ajutor.

            Îmbrăcămintea inteligentă nu este utilă însă numai în situaţii de urgenţă. Tricoul inteligent pentru fitness la care lucrează cercetători din cadrul Institutului Fraunhofer măsoară respiraţia şi pulsul. Acesta permite sportivului să-şi optimizeze antrenamentul.


            Îmbrăcămintea "inteligentă" poate salva vieţi omeneşti

              MATERIAL PLASTIC OMNIPREZENT

              Polietilena este materialul plastic cel mai frecvent utilizat. Poate fi găsită într-o sumedenie de produse, de la cele high tech, până la cele de uz zilnic. Din polietilenă se realizează maşinuţe de jucărie, găleţi, ţevi, saci menajeri, dar şi implanturi medicale. Este un material extrem de stabil, nu este atacat nici măcar de substanţe agresive şi rezistă la variaţii mari de temperatură.

              Karl Ziegler, cercetător în cadrul Institutului Max Planck, descoperă în anul 1953 o metodă rapidă şi ieftină de a produce polietilenă. La temperatura camerei şi la presiune normală a aerului, gazul etilenic se transformă în polietilenă dacă se adaugă anumiţi compuşi metalici, cunoscuţi sub denumirea de catalizatori Ziegler-Natta. Această descoperire creează premisele producţiei de masă a polietilenei. Stabilitatea polietilenei are însă şi câteva dezavantaje. Pungile din plastic produc peste tot în lume munţi de gunoaie şi afectează mediul înconjurător. Descompunerea completă a unei pungi din plastic poate dura mai multe secole.


              Premiul Nobel pentru Chimie 1963: regele Gustav VI Adolf al Suediei îl felicită pe Karl Ziegler (dreapta)