Atomski kisik: uporabne lastnosti. Kaj je atomski kisik?

Predstavljajte si neprecenljivo sliko, ki jo je pokvaril požara. Lepe barve, ki so skrbno uporabljene v različnih odtenkih, so izginile pod plastjo črne saj. Zdi se, da je mojstrovina nepovratno izgubljena.

Znanstvena magija

Ampak ne obupajte. Slika se postavi v vakuumsko komoro, znotraj katere se ustvari nevidna močna snov, imenovana atomski kisik. V nekaj urah ali nekaj dneh počasi, a zagotovo bo napad izginil, barve pa se bodo znova pojavile. Pokrit s svežo plastjo čistega laka, se slika vrne v svojo nekdanjo slavo.

Morda se zdi, da je to čarobno, toda to je znanost. Metoda, ki so jo razvili znanstveniki v raziskovalnem centru Glennovsky (GIC) NASA, uporablja atomski kisik za ohranjanje in obnovitev umetniških del, ki bi sicer bili nepopravljivo poškodovani. Snov je sposobna popolnoma sterilizirati kirurške vsadke, oblikovane za človeško telo, kar znatno zmanjša tveganje vnetja. Pri bolnikih s sladkorno boleznijo lahko izboljša napravo za spremljanje glukoze, za katero je potreben le del krvi, ki je bila prej potrebna za testiranje, tako da bolniki lahko nadzorujejo njihovo stanje. Snov lahko teksturira površino polimerov za boljše lepljenje kostnih celic, kar odpira nove možnosti v medicini.

In to močno snov je mogoče pridobiti neposredno iz zraka.

Atomski in molekularni kisik

Kisik obstaja v več različnih oblikah. Plin, ki ga dihamo, se imenuje O₂, to pomeni, da je sestavljen iz dveh atomov. Obstaja tudi atomski kisik, formula ki je O (en atom). Tretja oblika tega kemijskega elementa je O₃. To je ozon, ki se na primer zgodi v zgornjih plasteh zemeljskega ozračja.

Atomski kisik v naravnih pogojih na površini Zemlje ne more dolgo obstajati. Ima izredno visoko reaktivnost. Na primer, atomski kisik v vodi tvori vodikov peroksid. Toda v prostoru, kjer je veliko ultravijoličnega sevanja, molekule O₂ lažje razpadajo, tvorijo atomsko obliko. Ozračje na nizki zemeljski orbiti je 96%, sestavljeno iz atomskega kisika. Na zacetku vesoljskih ladij misij NASA je njena prisotnost povzrocila težave.

Škoda za dobro

Po Bruce bank, višji fizike "Alfaporta", ki se ukvarjajo z raziskavami okolja v vesolju na regijo Glennovskogo centra, po prvih nekaj leti iz vesoljskih plovil materialov iz gradnje videti, kot da so bili pokriti z zmrzaljo (so bili izpostavljeni hudim erozije in teksturiranje). Atomski kisik reagira z organskimi materiali za oblaganje vesoljskih vozil, ki jih postopoma poškodujejo.

Mestni informacijski center se je zavezal, da bo preiskoval vzroke škode. Kot rezultat, raziskovalci niso ustvarili le metod za zaščito vesoljskih plovil iz atomskega kisika, temveč so našli način za uporabo potencialne destruktivne moči tega kemijskega elementa za izboljšanje življenja na Zemlji.

Erozija v vesolju

Ko je vesoljsko plovilo v nizki zemeljski orbiti (ki so prikazani in kjer posadko vozila na osnovi ISS), atomski kisik tvorjena iz rezidualne atmosfere, lahko reagirajo s površino vesoljskega plovila, pri čemer so se poškodujeta. Pri razvoju napajalnega sistema postaje so se pojavili strahovi, da bi se zaradi delovanja tega aktivnega oksidatorja akumulatorjev sončnih celic iz polimerov hitro uničil.

Prilagodljivo steklo

NASA je našla rešitev. Skupina znanstvenikov iz raziskovalnega središča Glenn je razvila tanko prevleko za sončne celice, ki je imunska na delovanje agresivnega elementa. Silicijev dioksid ali steklo, je že oksidiran, zato ga ni mogoče poškodovati z atomskim kisikom. Raziskovalci so ustvarili premaz prozornega silikonskega stekla, tako tanek, da je postal prožen. Ta zaščitna plast je trdno pritrjena na polimer plošče in jo ščiti pred erozijo, ne da bi pri tem škodovala nobeni od njegovih termičnih lastnosti. Prevleka doslej uspešno ščiti sončne celice Mednarodne vesoljske postaje in je bila uporabljena tudi za zaščito fotocelic postaje Mir.

Po mnenju bank so sončne plošče uspešno prestale več kot deset let prostora.

Utiranje moči

Skupina znanstvenikov iz raziskovalnega središča Glenn je izvedla več sto preizkusov, ki so bili del razvoja premaza, odpornega proti atomskemu kisiku, z izkušnjami pri razumevanju tega, kako deluje ta kemikalija. Strokovnjaki so videli druge možnosti uporabe agresivnega elementa.

Po besedah ​​Banksa se je skupina zavedla spremembe v površinski kemiji, eroziji organskih materialov. Lastnosti atomskega kisika so takšne, da je sposobna odstraniti kakršno koli organsko snov, ogljikovodik, ki se tako enostavno ne reagira z običajnimi kemikalijami.

Raziskovalci so našli veliko načinov za njegovo uporabo. Spoznali so, da atomski kisik pretvori površine silikona v steklo, kar je lahko koristno za izdelavo komponent s hermetičnim tesnjenjem, ne da bi se drug drugemu držali. Ta proces je bil razvit za zapečatenje mednarodne vesoljske postaje. Poleg tega so znanstveniki odkrili, da lahko atomski kisik obnovi in ​​ohranja poškodovano umetniško delo, izboljša konstrukcijske gradbene materiale in koristi tudi ljudem, saj se lahko uporablja v različnih biomedicinskih aplikacijah.

Kamere in prenosne naprave

Obstajajo različni načini za vpliv na atomski kisik na površini. Najpogosteje se uporabljajo vakuumske komore. Različne velikosti se razlikujejo od škatle za čevlje do namestitve 1,2 x 1,8 x 0,9 m. Uporaba mikrovalov ali radiofrekvenčnih sevanj molekule O₂ se razgradi do stanja atomskega kisika. Vzorec polimera je nameščen v komoro, katere nivo erozije označuje koncentracijo aktivne snovi v rastlini.

Drug način uporabe snovi je prenosna naprava, ki vam omogoča usmerjanje ozkega toka oksidanta na določeno tarčo. Možno je ustvariti baterijo takšnih tokov, ki lahko pokrijejo veliko površino obdelane površine.

Kot nadaljnje raziskave nadaljuje, vse več industrij je zanima uporaba atomskega kisika. NASA je organizirala številna partnerstva, skupna podjetja in hčerinske družbe, ki so v večini primerov postale uspešne na različnih komercialnih področjih.

Atomski kisik za telo

Študija obsega tega kemijskega elementa ni omejena na vesolje. Atomski kisik, katerega uporabne lastnosti so določene, vendar še bolj raziskati, so našli številne medicinske aplikacije.

Uporablja se za teksturiranje površine polimerov in jih omogoča, da se spoji s kostmi. Polimeri običajno odbijajo kostne celice, vendar kemično aktivni element ustvarja teksturo, ki povečuje oprijem. To povzroča še eno korist, ki jo prinaša atomski kisik - zdravljenje bolezni mišično-skeletnega sistema.

Ta oksidant lahko uporabimo tudi za odstranjevanje biološko aktivnih kontaminantov iz kirurških vsadkov. Tudi s sodobno prakso sterilizacije s površine vsadkov je težko odstraniti vse ostanke bakterijskih celic, imenovane endotoksini. Te snovi so ekološke, vendar ne živijo, zato jih sterilizacija ne more odstraniti. Endotoksini lahko povzročijo vnetje po implantih, kar je eden od glavnih vzrokov za bolečino in morebitne zaplete pri bolnikih z implantom.

Atomski kisik, katere uporabne lastnosti omogočajo čiščenje proteze in odstranitev vseh sledi organskih snovi, znatno zmanjša tveganje za pooperativno vnetje. Posledica tega so izboljšani kirurški učinki in zmanjšana bolečina pri bolnikih.

Relief za diabetike

Tehnologija se uporablja tudi v senzorjih glukoze in drugih biomedicinskih monitorjih. Uporabljajo akrilna optična vlakna, teksturirana z atomskim kisikom. Ta obdelava omogoča vlaken, da filtrirajo rdeče krvne celice, s čimer zagotavlja serumu v krvi učinkovitejši stik s komponento kemičnega zaznavanja monitorja.

Po Miller, Sharon, električni inženir na Oddelku za vesoljskega okolja in poskusov Glennovskogo NASA raziskovalni center, naredi test bolj natančen in hkrati za merjenje preizkus krvnega sladkorja zahteva veliko manjši volumen krvi. Lahko posnamete skoraj vsak del telesa in dobite dovolj krvi, da ugotovite raven sladkorja.

Drug način pridobivanja atomskega kisika je vodikov peroksid. Je močnejši oksidant kot molekularni. To je posledica lahkosti, s katero se peroksid razgrajuje. Atomski kisik, ki se v tem primeru oblikuje, deluje mnogo bolj energično kot molekularni kisik. To je razlog za praktično uporaba vodikovega peroksida: uničenje molekul barvil in mikroorganizmov.

Obnova

Kadar so umetniška dela izpostavljena nevarnosti nepopravljive škode, se lahko atomski kisik uporablja za odstranjevanje organskih onesnaževal, kar bo material materiala pustil varno. Postopek odstrani vse organske snovi, kot so ogljik ali saj, praviloma ne vpliva na barvo. Pigmenti so večinoma anorganskega izvora in so že oksidirani, kar pomeni, da kisik ne poškoduje. Organska barvila lahko tudi shranite s previdnim štetjem časa izpostavljenosti. Platno je povsem varno, ker atomski kisik stoji samo na površini slike.

Umetniška dela so nameščena v vakuumski komori, v kateri se oblikuje oksidant. Odvisno od stopnje poškodb lahko slika ostane tam od 20 do 400 ur. Za posebno obdelavo poškodovanega območja, ki potrebuje obnovo, se lahko uporabi tudi tok atomskega kisika. To odpravlja potrebo po postavitvi umetniških del v vakuumsko komoro.

Soja in šminka - ni problema

Muzeji, galerije in cerkve so začeli stopiti v stik z Mestnim informacijskim centrom, da bi ohranili in obnovili svoja umetniška dela. Raziskovalni center je pokazal sposobnost, da obnovi poškodovano sliko Jackson Pollacka, odstranite šminko iz platna Andy Warhol in obdržati dima poškodovana platna cerkev sv Stanislaus v Clevelandu. Ekipa Glennovskogo raziskovalni center uporablja atomski kisik obnoviti fragment se šteje izgubi - stoletne italijansko kopijo Raphael je "Madonna stola", ki spada v škofovske cerkve sv Alban je v Clevelandu ..

Po mnenju bank, je ta kemični element zelo učinkovit. V umetniški restavraciji deluje odlično. Res je, da to ni nekaj, kar se lahko kupi v steklenički, ampak veliko bolj učinkovito.

Učenje prihodnosti

NASA je na povračljiv način delala s številnimi strankami, ki jih zanima atomski kisik. Glennovsky raziskovalni center namenjen posameznikom, katerih neprecenljive umetnine je prizadela domače požari, pa tudi družbe, iskali možnosti uporabe tega materiala v biomedicinskih aplikacijah, kot so LightPointe medicina v Eden Prairie, Minnesota. Družba je odkrila številne uporabe atomskega kisika in bo našla še več.

Po mnenju bank, je veliko neizkoriščenih območij. Ugotovljeno je bilo veliko število aplikacij za vesoljsko tehnologijo, vendar so verjetno še bolj skrite zunaj vesoljskih tehnologij.

Vesolje v službi človeka

Skupina znanstvenikov upa, da bo še naprej proučevala načine uporabe atomskega kisika in že ugotovila obetavne smeri. Številne tehnologije so patentirane, skupina GIC pa upa, da bodo podjetja licencirala in komercializirala nekatere od njih, kar bo še bolj koristilo človeštvu.

Pod določenimi pogoji lahko atomski kisik povzroči poškodbe. Zahvaljujoč raziskovalcem NASA ta substanca trenutno pozitivno prispeva k temu raziskovanje vesolja in življenje na Zemlji. Ali je ohranjanje neprecenljivih umetniških del ali izboljšanje ljudi, je atomski kisik najmočnejše sredstvo. Delo z njim je nagrajeno stokrat, rezultati pa so takoj vidni.