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Top 10 sorprendenti nuovi usi per la schiuma
Nel mondo dei laboratori, la schiuma non è la schiuma che fa sembrare la birra croccante. Apparendo come gel, solidi e anche a livello quantico, la schiuma è destinata a migliorare la vita degli esseri umani in modi notevoli.
Questa sostanza flessibile genera innovazione in combattimento, sale operatorie e robotica. Promuove anche un ambiente più sicuro per il pubblico. Nella sua forma più bizzarra, la schiuma si trova nel cuore di un mistero che mette in discussione la vera natura della realtà.
10 Esplorazione sottomarina più approfondita
La maggior parte dei veicoli, delle navi e degli aerei contiene qualcosa chiamato schiuma sintattica. Il materiale è rinomato per essere leggero, resistente e vivace. Questo rende le parti sintattiche perfette per i sottomarini, tranne che per una cosa. Cadono dagli stampi a iniezione poiché le parti più piccole devono essere fissate insieme e qualsiasi tipo di giunzione è vulnerabile al fallimento.
Nel 2018, gli scienziati hanno immaginato che la stampa tridimensionale avrebbe risolto questo problema stampando l'intera parte anziché le sezioni. Non è stato facile. Schiuma sintattica costituita da miliardi di microsfere cave, in vetro o ceramica, all'interno di resina plastica.
All'inizio, erano o schiacciati mentre mescolavano la resina o ostruivano l'ugello della stampante. Il successo arrivò quando la squadra cambiò in un'altra resina di plastica e sostituì le sfere con palle di cenere volante. La miscelazione dei due ingredienti prendeva un grande controllo perché le palline potevano ancora appiattirsi. Tuttavia, alla fine, l'idea ha funzionato.
Utilizzando stampanti commercialmente disponibili, sono nate le prime parti sintattiche in schiuma intatta. Ciò rappresenta un appello speciale per i sottomarini d'alto mare. I produttori possono ora intrattenere l'idea di stampare parti massive come una singola unità, consentendo ai sottomarini di sfidare la pressione delle immersioni più in profondità di prima.
9 Schiuma alimentare all'amianto
Un tempo l'amianto era il materiale di scelta per gli edifici a prova di fuoco. Realizzato in ossido di magnesio e silicio, era ignifugo e impediva al gesso di cadere dalle pareti.
Quando è emersa la verità che l'amianto era un potente cancerogeno, era stato utilizzato per decenni e ampiamente installato in case, uffici e scuole. Rimozione del materiale ha richiesto tempo e un portafoglio profondo. Peggio ancora, quando l'amianto è strappato da un muro, alcune fibre possono fluttuare nell'aria e essere inalate.
Negli ultimi anni, una ditta ignifuga della Florida ha trovato una soluzione. Hanno creato una speciale schiuma fatta di ioni e acidi fluorurati. Quando iniettato in un muro, la schiuma chimica ha abbattuto le fibre di amianto in un innocuo silicato. Non solo fa risparmiare al proprietario della casa il costo di un nuovo muro e la possibile malattia, ma il materiale che rimane rimane resistente al fuoco.
8 Primo Nanofoam insonorizzato
Quando i russi e i coreani si uniscono, le cose si fanno interessanti. In questo caso, i ricercatori hanno montato il primo nanofoam che assorbe il suono del mondo. Potrebbe non sembrare molto, ma questo materiale innovativo potrebbe salvare delle vite.
Utilizzare la schiuma come antimanomissione non è una novità. Sfortunatamente, i tentativi passati hanno bloccato solo le alte frequenze ed è la gamma inferiore che è dannosa per gli esseri umani. Le basse frequenze come gli infrasuoni possono portare a problemi di salute spaventosi.
Il nuovo nanofoam è il più vicino che gli scienziati siano arrivati a neutralizzare lo spettro inferiore. Assorbiva le frequenze a partire da 0,5-1,6 kHz. I ricercatori presero fogli di schiuma assorbente sonora quotidiana e iniettarono ciascuno con microscopici granuli di silice e magnetite. Le fasi finali includevano l'immersione dei fogli in nanopolveri liquidi e l'esecuzione del trattamento a ultrasuoni prima di essere asciugati.
Il materiale risultante era simile agli aerogel ampiamente utilizzati, ma più economico e più user-friendly. Il futuro del nanofoam è volto ad aiutare un giorno ad assorbire grandi quantità di rumore in una determinata area, dall'interno di un'auto a un intero quartiere.
7 oro che galleggia
Nel 2015, gli scienziati svizzeri hanno portato metalli preziosi a un nuovo livello bizzarro: hanno trasformato l'oro in schiuma. Le fibre minuscole chiamate fibrille amiloidi venivano raccolte dalle proteine del latte e mescolate in una soluzione salina d'oro. Il risultato era una massa simile a un incrocio tra corde e gel.
L'asciugatura all'aria ha danneggiato la struttura delicata, ma il passo finale ha finalmente avuto successo quando i ricercatori hanno capito come scaricare la massa con un bagno di anidride carbonica. La schiuma dorata consisteva nel 98% di aria, permettendole di galleggiare sull'acqua.
Indistinguibile dall'oro normale, potrebbe anche essere il prossimo passo per il metallo nel settore della gioielleria. Poiché la schiuma è mille volte più leggera di qualsiasi lega d'oro, un gioielliere può modellare a mano il pezzo desiderato.
Il colore giusto rende anche l'oro più ricercato dal pubblico rispetto ad altri. Il processo di produzione della schiuma può essere ottimizzato per regolare l'aspetto dell'oro. In particolare, quando le condizioni di reazione vengono cambiate, il metallo prezioso diventerà rosso scuro.
6 Trasformare le auto in schiuma
Quando si considera come le auto inquinano il mondo, la maggior parte delle persone pensa solo ai gas di scarico. Tuttavia, le macchine che vengono rimosse dal servizio ogni anno contribuiscono con milioni di tonnellate di rifiuti al pianeta.
In particolare, due tipi di plastica sono difficili da rielaborare. Il policarbonato riciclato (PC) e il poliuretano (PUR) hanno bisogno di un trattamento chimico complesso che spesso non vale la pena.
Nel 2017, i ricercatori hanno trovato un nuovo modo per riciclare le parti in plastica di queste auto, tra cui PC e PUR. Usando olio di cocco e microonde, gli scienziati hanno trasformato queste parti in una schiuma multiuso.
Inizialmente, la plastica è stata recuperata come rifiuto in una forma utilizzabile e quindi fusa con la schiuma esistente. I precedenti tentativi hanno reso fragile la schiuma modificata, ma la plastica trattata con cocco non ha avuto alcun effetto collaterale. La nuova schiuma era stabile e più resistente al fuoco.
Questo processo di riciclaggio ha trasformato due importanti fonti di rifiuti di plastica in qualcosa con molti nuovi usi. Dal materiale banale al complesso, la schiuma può imbottire i cuscini o abituarsi all'isolamento nell'edilizia e nell'industria automobilistica.
5 schiuma antiproiettile
Afsaneh Rabiei, un professore di ingegneria meccanica e aerospaziale, ha avuto un amore particolare per le schiume in metallo composito (CMF). Dopo aver passato anni a sviluppare questa inusuale famiglia di polistirolo, Rabiei ha annunciato alcune delle sue qualità più notevoli nel 2015.
Per uno, il materiale non ha paura di un proiettile perforante. Durante le prove, diversi proiettili si sono schiantati contro la schiuma. Essendo molto più leggero della placcatura in metallo, offre ai soldati e ai veicoli della zona di combattimento maggiore manovrabilità e protezione.
Un'altra abilità rende CMF il tesoro di chi odia il fuoco perché può sopportare temperature non benestanti. Inoltre, i CMF sono particolarmente efficaci nel bloccare i raggi pericolosi, tra cui la radiazione di neutroni, i raggi gamma e i raggi X. Questo rende la schiuma metallica perfetta per i viaggi nello spazio o trascina in sicurezza i rifiuti nucleari da un luogo all'altro.
4 benda interna
La DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) è nota per aver inventato una tecnologia davvero ingegnosa, ma ha iniettato enormi quantità di schiuma nello stomaco di un soldato ferito? Questo è esattamente ciò che la DARPA ha escogitato (meno il soldato).
Usando la cosa migliore, gli scienziati hanno preso suini e valutato il futuro della schiuma come strumento per i medici sul campo di battaglia. Sul campo, il sanguinamento interno è mortale. Ha bisogno di cure il più presto possibile. Ma spesso, i soldati da combattimento non possono raggiungere il tavolo operatorio per un po 'di tempo.
La schiuma di DARPA viene iniettata sotto forma di due liquidi e quando si fondono, il polimero ibrido risultante si gonfia per 30 volte in volume. Mentre si espande, la schiuma abbraccia strettamente gli organi e i tessuti prima dell'indurimento. Questo effetto di tenuta rallenta il tasso di sanguinamento addominale. La presenza di sangue in eccesso non interferisce con il modo in cui si comporta la schiuma.
La rimozione richiedeva solo un'incisione e, circa un minuto dopo, il maiale era privo di schiuma. La procedura ha aumentato drasticamente i tassi di sopravvivenza degli animali, dando speranza che la schiuma potesse mantenere in vita i pazienti umani per il tempo necessario per raggiungere l'ospedale.
3 robot con muscoli di fusione
C'è un motivo per cui i chirurghi, gli ingegneri e la DARPA sognano i robot squishy. Le macchine che cambiano la forma possono spremere in punti stretti e andare in profondità nei detriti di un disastro o dietro un fegato umano.
Nel 2014, i ricercatori del MIT sono riusciti a creare un "muscolo". La scoperta è il punto di partenza per la destrezza artificiale che un giorno potrebbe competere con la naturale flessibilità di un polipo.
Incredibilmente, questo grande passo è stato raggiunto utilizzando materiali che chiunque può ricavare dallo scaffale di un negozio di artigianato: schiuma di poliuretano e cera. Gli ingegneri hanno posizionato un reticolo di schiuma in un contenitore di cera fusa. I fili passavano una corrente elettrica attraverso il reticolo e scioglievano la cera. Ciò ha causato l'ammorbidimento del muscolo robotico.
Per riportarlo a uno stato indurito, la corrente è stata semplicemente spenta e la cera è stata lasciata raffreddare. L'evoluzione futura dell'invenzione potrebbe sostituire la cera con fluidi robotici che si spostano tra il solido e il liquido sotto l'influenza di campi magnetici o correnti elettriche.
2 Un cuore di lavoro
Nel 2015, una cosa notevole è caduta da una stampante 3-D alla Cornell University. Era un cuore umano artificiale fatto di schiuma di memoria chiamata schiuma poroelastica o elastomerica. Ciò che rende questo ticker sintetico degno di nota è che pompa come il vero affare.
Il dispositivo cardiovascolare funziona con sensibilità intuitiva alle pressioni biologiche e ai flussi di liquidi, il tutto grazie alla copertura in schiuma elastica. L'efficace circolazione del sangue non è l'unica virtù di questa meraviglia a forma di fragola. Oltre alla stampante 3D, il cuore era modellato con uno stampo riutilizzabile, un vantaggio economico.
Se il cuore di schiuma dovesse essere brevettato e portato in sala operatoria, potrebbe rendere i trapianti di cuore una procedura economica.
1 tessuto del mistero spaziale
Ci sono prove che la vera realtà dello spazio è una schiuma caotica. I fisici chiamano queste particelle "schiuma spaziale". A dire il vero, nessuno ha mai visto la schiuma spaziale perché è troppo piccola e, per ora, esiste come particelle teoriche.
La schiuma spaziale fu predetta nel 1947 da fisici olandesi che suggerirono che potesse essere osservata dalla forza esercitata su due lastre di metallo. Le particelle creano onde. Se la schiuma spaziale fosse reale, solo le onde corte potrebbero esistere tra le piastre e alla fine essere schiacciate da onde più lunghe e potenti che spingono il metallo insieme dall'esterno. Questo cosiddetto "effetto Casimir" è stato visto per la prima volta nel 1997.
Tuttavia, il mondo quantistico è raramente così semplice. Un altro test ha cronometrato due fotoni espulsi da un'esplosione stellare. Se la schiuma spaziale esiste, la sua densità ne rallenterebbe una e impedirà ad entrambi di arrivare insieme in un dato punto.
Diversi studi sulle esplosioni hanno avuto risultati diversi. A volte, i fotoni sono arrivati insieme, e altre volte, uno ha vinto la gara. Era come se la schiuma spaziale fosse comparsa per un esperimento, e poi mancò completamente alla successiva. Se questa schiuma fosse confermata, non cambierebbe solo il modo in cui gli scienziati vedono il tessuto stesso dello spazio, ma anche quello della realtà.