Stel jou 'n kosbare skildery voor wat deur 'n verwoestende brand verwoes is. Pragtige verf, met moeite in baie skakerings aangewend, het onder lae swart roet verdwyn. Dit wil voorkom asof die meesterstuk onherstelbaar verlore is.
Wetenskapmagic
Maar moenie moed verloor nie. Die prentjie word in 'n vakuumkamer geplaas, waarbinne 'n onsigbare kragtige stof genaamd atomiese suurstof geskep word. In die loop van 'n paar uur of dae verdwyn die gedenkplaat stadig maar seker en begin die kleure weer verskyn. Afgewerk met 'n vars laag helder lak, keer die skildery terug na sy eertydse glorie.
Dit lyk dalk na towerkrag, maar dit is wetenskap. Die metode, wat deur wetenskaplikes by NASA se Glenn Research Centre (GRC) ontwikkel is, gebruik atoomsuurstof om andersins onherstelbaar beskadigde kuns te bewaar en te herstel. Stof ookin staat om chirurgiese inplantings wat vir die menslike liggaam bedoel is, heeltemal te steriliseer, wat die risiko van inflammasie aansienlik verminder. Vir diabetiese pasiënte kan dit 'n glukosemoniteringstoestel verbeter wat slegs 'n gedeelte van die bloed benodig wat voorheen vir toetsing benodig is, sodat pasiënte hul toestand kan monitor. Die stof kan die oppervlak van polimere tekstuur vir beter adhesie van beenselle, wat nuwe moontlikhede in medisyne oopmaak.
En hierdie kragtige stof kan reguit uit die lug verkry word.
Atoom- en molekulêre suurstof
Suurstof bestaan in verskeie verskillende vorme. Die gas wat ons inasem, word O2 genoem, wat beteken dat dit uit twee atome bestaan. Daar is ook atomiese suurstof, waarvan die formule O (een atoom) is. Die derde vorm van hierdie chemiese element is O3. Dit is osoon, wat byvoorbeeld in die boonste atmosfeer van die Aarde voorkom.
Atomiese suurstof in natuurlike toestande op die oppervlak van die Aarde kan vir 'n lang tyd nie bestaan nie. Dit het 'n uiters hoë reaktiwiteit. Byvoorbeeld, atoom suurstof in water vorm waterstofperoksied. Maar in die ruimte, waar daar baie ultravioletstraling is, breek O2 molekules makliker uitmekaar om 'n atoomvorm te vorm. Die atmosfeer in 'n lae baan om die aarde is 96% atomiese suurstof. In die vroeë dae van NASA-ruimtependeltuigsendings het dit probleme veroorsaak.
Harm for good
Volgens Bruce Banks, senior fisikusBy Alphaport, 'n ruimte-omgewingsnavorsingsfiliaal van die Glenn-sentrum, het die materiaal van sy konstruksie na die eerste paar vlugte van die pendeltuig gelyk asof dit met ryp bedek was (hulle was swaar geërodeer en getekstuur). Atoom suurstof reageer met organiese ruimtetuig velmateriaal en beskadig hulle geleidelik.
GIZ het die oorsake van die skade begin ondersoek. Gevolglik het die navorsers nie net metodes geskep om ruimtetuie teen atomiese suurstof te beskerm nie, hulle het ook 'n manier gevind om die potensiële vernietigende krag van hierdie chemiese element te gebruik om lewe op Aarde te verbeter.
Erosie in die ruimte
Wanneer 'n ruimtetuig in 'n lae aardse wentelbaan is (waar bemande voertuie gelanseer word en waar die ISS gebaseer is), kan atomiese suurstof wat uit die oorblywende atmosfeer gevorm word met die oppervlak van ruimtetuie reageer en skade aan hulle veroorsaak. Tydens die ontwikkeling van die stasie se kragtoevoerstelsel was daar kommer dat sonselskikkings wat van polimere gemaak is, vinnig sou afbreek as gevolg van die werking van hierdie aktiewe oksideermiddel.
Flexible glas
NASA het 'n oplossing gevind.’n Groep wetenskaplikes van die Glenn-navorsingsentrum het’n dunfilmbedekking vir sonselle ontwikkel wat immuun was teen die werking van’n korrosiewe element. Silikondioksied, of glas, is reeds geoksideer, dus kan dit nie deur atoomsuurstof beskadig word nie. Navorsershet 'n laag deursigtige silikonglas geskep, so dun dat dit buigsaam geword het. Hierdie beskermende laag kleef sterk aan die polimeer van die paneel en beskerm dit teen erosie sonder om enige van sy termiese eienskappe in te boet. Die deklaag het tot dusver die Internasionale Ruimtestasie se sonskikkings suksesvol beskerm en is ook gebruik om Mir se sonselle te beskerm.
Die sonpanele het meer as 'n dekade in die ruimte suksesvol oorleef, het Banks gesê.
Teming the Power
Deur honderde toetse uit te voer wat deel was van die ontwikkeling van die atomiese suurstofbestande deklaag, het 'n span wetenskaplikes by die Glenn-navorsingsentrum ondervinding opgedoen om te verstaan hoe die chemiese middel werk. Die kenners het ander moontlikhede gesien om die aggressiewe element te gebruik.
Volgens Banks het die groep bewus geword van die verandering in oppervlakchemie, die erosie van organiese materiale. Die eienskappe van atomiese suurstof is sodanig dat dit in staat is om enige organiese, koolwaterstof, wat nie maklik met gewone chemikalieë reageer nie, te verwyder.
Navorsers het baie maniere ontdek om dit te gebruik. Hulle het geleer dat atomiese suurstof die oppervlaktes van silikone in glas verander, wat nuttig kan wees om komponente hermeties verseël te maak sonder dat hulle aan mekaar kleef. Hierdie proses is ontwikkel om die Internasionale Ruimtestasie te verseël. Daarbenewens het wetenskaplikes ontdek dat atomiese suurstof beskadigde selle kan herstel en in stand hou.kunswerke, verbeter die materiaal van vliegtuigstrukture, en bevoordeel mense, aangesien dit in 'n verskeidenheid biomediese toepassings gebruik kan word.
Kamers en draagbare toestelle
Daar is verskeie maniere waarop atomiese suurstof 'n oppervlak kan beïnvloed. Vakuumkamers word die meeste gebruik. Hulle wissel in grootte van 'n skoenboks tot 'n installasie van 1,2 x 1,8 x 0,9 m. Met behulp van mikrogolf- of radiofrekwensiestraling word O2 molekules afgebreek tot die toestand van atomiese suurstof. 'n Polimeermonster word in die kamer geplaas, waarvan die vlak van erosie die konsentrasie van die aktiewe stof binne die installasie aandui.
'n Ander manier om 'n stof toe te pas, is 'n draagbare toestel wat jou toelaat om 'n nou stroom oksideermiddel na 'n spesifieke teiken te rig. Dit is moontlik om 'n battery van sulke strome te skep wat 'n groot area van die behandelde oppervlak kan bedek.
Namate meer navorsing gedoen word, toon 'n groeiende aantal nywerhede belangstelling in die gebruik van atomiese suurstof. NASA het baie vennootskappe, gesamentlike ondernemings en filiale gestig wat in die meeste gevalle suksesvol was in baie kommersiële gebiede.
Atomiese suurstof vir die liggaam
Die studie van die omvang van hierdie chemiese element is nie beperk tot die buitenste ruimte nie. Atoom suurstof, waarvan die nuttige eienskappe geïdentifiseer is, maar nog meer daarvan moet nog bestudeer word, het baie medieseaansoeke.
Dit word gebruik om die oppervlak van polimere te tekstureer en dit met been te laat saamsmelt. Polimere stoot gewoonlik beenselle af, maar die chemies aktiewe element skep 'n tekstuur wat adhesie verbeter. Dit lei tot nog 'n voordeel wat atomiese suurstof bring - die behandeling van siektes van die muskuloskeletale stelsel.
Hierdie oksideermiddel kan ook gebruik word om biologies aktiewe kontaminante van chirurgiese inplantings te verwyder. Selfs met moderne sterilisasiepraktyke kan dit moeilik wees om alle bakteriese selreste, genoem endotoksiene, van die oppervlak van inplantings te verwyder. Hierdie stowwe is organies, maar nie lewend nie, so sterilisasie kan dit nie verwyder nie. Endotoksiene kan na-inplanting ontsteking veroorsaak, wat een van die hoofoorsake van pyn en potensiële komplikasies by inplantingspasiënte is.
Atomiese suurstof, waarvan die voordelige eienskappe jou toelaat om die prostese skoon te maak en alle spore van organiese materiaal te verwyder, verminder die risiko van postoperatiewe inflammasie aansienlik. Dit lei tot beter uitkomste van operasies en minder pyn vir pasiënte.
Verligting vir diabete
Die tegnologie word ook in glukosesensors en ander lewenswetenskapmonitors gebruik. Hulle gebruik optiese akrielvesels wat met atomiese suurstof getekstuur is. Hierdie verwerking laat die vesels toe om die rooibloedselle uit te filtreer, sodat die bloedserum meer effektief met diekomponent van die chemiese waarnemingsmonitor.
Volgens Sharon Miller, 'n elektriese ingenieur in die afdeling Ruimte-omgewing en -eksperimente by NASA se Glenn-navorsingsentrum, maak dit die toets meer akkuraat, terwyl dit 'n baie kleiner volume bloed benodig om 'n persoon se bloedsuiker te meet. Jy kan amper enige plek op jou liggaam 'n inspuiting kry en genoeg bloed kry om jou bloedsuikervlakke te bepaal.
Nog 'n manier om atomiese suurstof te kry, is waterstofperoksied. Dit is 'n baie sterker oksideermiddel as 'n molekulêre een. Dit is as gevolg van die gemak waarmee peroksied ontbind. Atoom suurstof, wat in hierdie geval gevorm word, werk baie meer energiek as molekulêre suurstof. Dit is die rede vir die praktiese gebruik van waterstofperoksied: die vernietiging van molekules van kleurstowwe en mikroörganismes.
Restoration
Wanneer kunswerke gevaar loop vir onomkeerbare skade, kan atomiese suurstof gebruik word om organiese kontaminante te verwyder, wat die verfmateriaal ongeskonde laat. Die proses verwyder alle organiese materiale soos koolstof of roet, maar werk oor die algemeen nie op die verf nie. Pigmente is meestal anorganies van oorsprong en is reeds geoksideer, wat beteken dat suurstof hulle nie sal beskadig nie. Organiese kleurstowwe kan ook gered word met noukeurige tydsberekening van blootstelling. Die doek is heeltemal veilig, aangesien atomiese suurstof slegs die oppervlak van die skildery kontak.
Kunswerke word in 'n vakuumkamer geplaas, inwat die oksidant geproduseer word. Afhangende van die mate van skade, kan die skildery van 20 tot 400 uur daar bly. 'n Stroom atomiese suurstof kan ook gebruik word vir spesiale behandeling van 'n beskadigde area wat herstel benodig. Dit skakel die behoefte uit om kunswerk in 'n vakuumkamer te plaas.
Roet en lipstiffie is nie 'n probleem nie
Museums, galerye en kerke het die GIC begin kontak om hul kunswerke te bewaar en te restoureer. Die navorsingsentrum het die vermoë getoon om 'n beskadigde skildery deur Jackson Pollack te herstel, lipstiffie van 'n Andy Warhol-skildery te verwyder, en rookbeskadigde doeke by die St. Stanislaus-kerk in Cleveland te bewaar. Die span van Glenn Navorsingsentrum het atomiese suurstof gebruik om 'n stuk wat vermoedelik verlore is, te herstel, 'n eeue-oue Italiaanse kopie van Raphael se Madonna in the Chair, wat deur St. Alban's Episcopal Church in Cleveland besit word.
Volgens Banke is hierdie chemiese element baie effektief. In artistieke restourasie werk dit perfek. Dit is weliswaar nie iets wat in 'n bottel gekoop kan word nie, maar dit is baie meer effektief.
Verken die toekoms
NASA het op 'n terugbetaalbare basis gewerk met 'n verskeidenheid partye wat in atoomsuurstof belangstel. Die Glenn-navorsingsentrum het individue bedien wie se kosbare kunswerke in huisbrande beskadig is, sowel as korporasies wat op soek was na gebruike vir die stof.in biomediese toepassings soos LightPointe Medical van Eden Prairie, Minnesota. Die maatskappy het baie gebruike vir atomiese suurstof ontdek en is op soek na meer.
Volgens Banke is daar baie onontginde gebiede. 'n Beduidende aantal toepassings is vir ruimtetegnologie ontdek, maar daar skuil waarskynlik meer buite ruimtetegnologie.
Ruimte in diens van die mens
Die groep wetenskaplikes hoop om voort te gaan om maniere te ondersoek om atomiese suurstof te gebruik, sowel as belowende aanwysings wat reeds gevind is. Baie tegnologieë is gepatenteer, en die GIZ-span hoop dat maatskappye sommige daarvan sal lisensieer en kommersialiseer, wat selfs meer voordele vir die mensdom sal inhou.
Onder sekere omstandighede kan atomiese suurstof skade veroorsaak. Danksy NASA-navorsers lewer hierdie stof nou 'n positiewe bydrae tot ruimteverkenning en lewe op Aarde. Of dit nou die bewaring van kosbare kunswerke of die genesing van mense is, atomiese suurstof is die sterkste hulpmiddel. Om saam met hom te werk word honderdvoudig beloon, en die resultate daarvan word onmiddellik sigbaar.
