Gabus yang dikuasai oleh anjing • Alexey Yapryntsev • Gambar saintifik mengenai Hari mengenai "Elemen" • Bahan Sains, Kimia

Gabus yang dikuasai

Gambar ini, diambil menggunakan mikroskop elektron imbasan dan kemudian dicat, menunjukkan zarah poros strontium hexaferrite (Sr3Co2Fe24O41) – hasil daripada mineralisasi biomorphik kulit oak gabus (Quercus suber). Struktur yang dihasilkan sepenuhnya mengulangi struktur gabus – sistem yang dibangunkan dengan pita heksagon tiga dimensi dengan saiz kira-kira 20 mikron (kira-kira 200 juta keping setiap sentimeter padu). Loji ini memerlukan pori-pori ini untuk pertukaran gas dan transpirasi (pergerakan air), dan pencipta biomeral mungkin memerlukannya untuk mengangkut pelbagai gas dan cecair melaluinya – sebagai contoh, apabila menghasilkan pemangkin dan penyerap.

Penggantian biomorphic (lihat mineral mineralisasi) adalah pengeluaran bahan dengan morfologi objek biologi berdasarkan bahan-bahan ini dibuat. Sebagai matriks biologi untuk bahan-bahan tersebut menggunakan pelbagai objek: biomolekul (DNA, protein), virus, mikroorganisma (bakteria dan kulat), tisu tumbuhan (kapas, kayu) dan haiwan (sayap kupu-kupu). Dalam erti kata yang luas, mineralisasi biomorphic juga dipanggil proses yang berlaku tanpa intervensi manusia. Contohnyapembentukan fosil (proses menggantikan tisu hidup dengan deposit mineral) dan juga pembentukan penutup keras dalam banyak organisma, yang berlaku pada prinsip yang sama (lihat Biominalisasi, Biominalisasi).

Mineralisasi biomorphik sebagai pendekatan sintetik dikaitkan dengan konsep biomimetika yang lebih luas (secara literal "tiruan kehidupan") – penciptaan peranti, peranti, mekanisme atau teknologi, idea dan elemen asas yang dipinjam dari alam hidup. Sebagai contoh, prinsip pewarnaan struktur organisma hidup (lihat warna Struktural dalam alam semula jadi) digunakan untuk mencipta hologram warna dan bahan hiasan, serta pelbagai jenis sensor pada kristal fotonik yang mengubah warna di bawah pengaruh pelbagai bahan kimia atau fizikal (lihat gambar hari tikus laut).

Bahan yang ditunjukkan dalam gambar adalah contoh pendekatan biomimetik berdasarkan sintesis templat dari tisu tumbuhan. Tisu-tisu ini menarik kerana mikrostruktur porosnya – satu set arahan liang atau saluran memanjang sepanjang arah pertumbuhan. Pori dan saluran diperlukan untuk pengangkutan cecair dan gas di dalam kilang.Dalam kes ini, salah satu tisu luar oak digunakan sebagai template – gabus, bahan mentah yang boleh diperbaharui, yang dikumpulkan setiap 9-13 tahun tanpa merosakkan tumbuhan (yang tinggal sehingga 300 tahun). Oleh itu, bahan ini juga dipanggil eco seramik.

Mineralisasi biomorphik kayu dilakukan seperti berikut. Pada peringkat pertama, kayu tertakluk kepada pirolisis (menyerap dengan memanaskan lebih daripada 900 ° C dalam arus argon). Hasilnya, biokarbon yang sangat berliang terbentuk, di mana penyusupan kimia prekursor dari larutan, larutan, atau stim kemudian dijalankan, iaitu, pada dasarnya, karbon yang terhasil diawasi dengan sebatian baru, dan kelebihan itu kemudian dikeluarkan dalam vakum. Bergantung kepada komposisi prekursor, penyusupan boleh disertai dengan reaksi dengan karbon – contohnya, tindak balas silikon bertindak balas untuk membentuk karbida silikon. Walau bagaimanapun, hasil daripada proses penyusupan, komposit terbentuk yang terdiri daripada karbon dan prekursor, atau produk interaksi pendahulunya dengan karbon dan produk yang tidak bereaksi. Dengan rawatan kimia atau haba lagi, fasa pencemaran dihapuskan dan prekursor dipecahkan / teroksidasi, mencapai bahan dengan mikrostruktur dan komposisi yang diberikan.

Struktur mikro biokarbon yang diperolehi oleh pyrolysis dari tisu berliang pelbagai jenis kayu. Gambar dari M. Singh et al., 2003. Seramik alam sekitar (ecoceramics) dari alam semula jadi kayu

Oleh itu, diperoleh bahan-bahan biomorphik berdasarkan kayu yang menjanjikan sebagai bahan struktur. Oleh kerana kekuatan dan kecerahannya yang tinggi, implan boleh dibuat daripada mereka, dan kehadiran sistem liang terbuka melalui mana pelbagai gas dan cecair boleh diangkut membuka peluang bagi pembangunan sorben dan penapis. Di samping itu, strontium hexaferrite adalah magnetoelektrik "suhu tinggi" yang menjanjikan (lihat indeks magnetik medan elektrik, "Kimia dan Kehidupan" №5, 2013). Pada masa yang sama, morfologi yang luar biasa tidak mempunyai kesan terhadap sifat bahan ini.

Gambar dari artikel R. C. Pullar, R. M. Novais, 2017. Ecoceramics.

Alexey Yapryntsev


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: