Atomový kyslík: užitečné vlastnosti. Co je atomový kyslík?

Představte si neocenitelný obraz, který byl pokazen ničivým ohněm. Jemné barvy, které byly nanášeny v různých odstínech, zmizely pod vrstvami černých sazí. Zdá se, že mistrovské dílo bylo nenávratně ztraceno.

Vědecká magie

Ale nezoufejte. Obraz je umístěn ve vakuové komoře, uvnitř které je vytvořena neviditelná silná látka nazvaná atomový kyslík. Během několika hodin nebo dnů pomalu, ale jistě nájezd zmizí a barvy se znovu začnou objevovat. Pokrytá čerstvou vrstvou čirého laku, obraz se vrací do své bývalé slávy.

Může se zdát, že je to kouzlo, ale to je věda. Metoda vyvinutá vědci v Glennovsky Research Centre (GIC) NASA používá atomový kyslík k ochraně a obnově uměleckých děl, které by jinak byly nenapravitelně poškozeny. Látka je také schopna kompletně sterilizovat chirurgické implantáty určené pro lidské tělo, což významně snižuje riziko zánětu. U pacientů s cukrovkou může zlepšit zařízení pro monitorování glukózy, které vyžaduje pouze část krve, která byla dříve požadována pro testování, aby pacienti mohli kontrolovat jejich stav. Látka může texturu povrch polymerů pro lepší přilnavost kostních buněk, což otevírá nové možnosti v medicíně.

A tato silná látka může být získána přímo ze vzduchu.

Atomový a molekulární kyslík

Kyslík existuje v několika různých formách. Plyn, který dýcháme, se nazývá O₂, to znamená, že se skládá ze dvou atomů. Tam je také atomové kyslík, vzorec který je O (jeden atom). Třetí forma tohoto chemického prvku je O₃. Jedná se o ozon, který se například vyskytuje v horních vrstvách zemské atmosféry.

Atomový kyslík v přírodních podmínkách na povrchu Země nemůže existovat po dlouhou dobu. Má extrémně vysokou reaktivitu. Například atomový kyslík ve vodě se tvoří peroxid vodíku. Ale ve vesmíru, kde je velké množství ultrafialového záření, molekuly O₂ snadněji se rozpadá, tvoří atomovou formu. Atmosféra v nízké oběžné dráze je 96% složená z atomového kyslíku. Na úsvitu kosmických lodí NASA, jeho přítomnost způsobila problémy.

Škoda na dobro

Podle Bruce bank, vedoucí fyzika „Alfaporta“ zabývající se výzkumem kosmického prostředí na pobočce Glennovskogo centra, po prvních několika lety raketoplánu materiálů jeho stavbu vypadaly, jako by byly pokryty s mrazem (byly vystaveny těžké erozi a texturování). Atomový kyslík reaguje s organickými obkladovými materiály kosmických vozidel a postupně je poškozuje.

Městské informační centrum se zavázalo vyšetřovat příčiny škody. V důsledku toho výzkumníci nejen vytvořili metody ochrany kosmických lodí před atomovým kyslíkem, ale také nalezli způsob, jak využít potenciální destruktivní sílu tohoto chemického prvku ke zlepšení života na Zemi.

Eroze v prostoru

Když je sonda v nízké oběžné dráze (které se zobrazí a kde s lidskou posádkou na bázi ISS), atomový kyslík vytvořený ze zbytkového atmosféry, může reagovat s povrchem sondy, čímž se poškodit. Ve vývojovém stanice, napájecí systémy byly obavy, že solární baterie prvky vyrobené z polymerů projít rychlou degradaci v důsledku působení účinné oxidační činidlo.

Flexibilní sklo

NASA našla řešení. Skupina vědců z Výzkumného centra Glenn vyvinula tenký filmový povlak pro solární články, který byl imunní vůči působení agresivního prvku. Oxid křemičitý nebo sklo je již oxidován, takže nemůže být poškozen atomovým kyslíkem. Vědci vytvořili vrstvu transparentního silikonového skla tak tenký, že se stal flexibilním. Tato ochranná vrstva pevně přilne k polymeru panelu a chrání jej před erozí, aniž by zhoršila jeho tepelné vlastnosti. Povlak dosud úspěšně chrání solární panely Mezinárodní kosmické stanice a používá se také k ochraně fotobuněk stanice Mir.

Podle Banky solární panely úspěšně vydržely více než deset let vesmírného pobytu.

Zkrocení moci

Po provedení stovek testů, které byly součástí vývoje povlaku odolného vůči atomovému kyslíku, skupina vědců z Výzkumného centra Glenn získala zkušenosti s pochopením toho, jak tato chemikálie funguje. Odborníci viděli další možnosti použití agresivního prvku.

Podle Banky se skupina dozvěděla o změně povrchové chemie, erozi organických materiálů. Vlastnosti atomového kyslíku jsou takové, že je schopen odstranit veškeré organické látky, uhlovodík, který tak snadno reaguje s konvenčními chemikáliemi.

Vědci našli mnoho způsobů, jak ji použít. Dozvěděli se, že atomový kyslík otáčí silikonový povrch ve skle, které mohou být užitečné, pokud si vytvořit komponenty s hermetickým uzávěrem, aniž by jim držet se navzájem. Tento proces byl vyvinut pro utěsnění Mezinárodní kosmické stanice. Kromě toho vědci zjistili, že atomový kyslík může obnovit a zachovat poškozené umělecká díla, s cílem zlepšit materiály konstrukci letadel, jakož i ve prospěch lidí, jak to může být použit v celé řadě biomedicínských aplikacích.

Kamery a přenosná zařízení

Existují různé způsoby ovlivňování atomového kyslíku na povrchu. Nejčastěji se používají vakuové komory. Oni se liší v rozměrech od boty k instalaci 1,2 x 1,8 x 0,9 m. Použití mikrovlnné nebo radiové frekvence záření molekuly O₂ rozpadnout se na stav atomového kyslíku. Vzorek polymeru se umístí do komory, jejíž eroze indikuje koncentraci účinné látky uvnitř rostliny.

Dalším způsobem použití látky je přenosné zařízení, které umožňuje nasměrovat úzký proud okysličovadla na konkrétní cíl. Je možné vytvořit baterii takových toků schopných pokrýt velkou plochu ošetřeného povrchu.

Jak pokračuje výzkum, rostoucí počet průmyslových odvětví má zájem o použití atomového kyslíku. NASA uspořádala mnoho partnerství, společných podniků a dceřiných společností, které se ve většině případů staly úspěšnými v různých komerčních oblastech.

Atomový kyslík pro tělo

Studium rozsahu tohoto chemického prvku není omezeno na prostor. Atomový kyslík, jehož užitečné vlastnosti jsou určeny, ale ještě více je třeba studovat, nalezlo mnoho lékařských aplikací.

Používá se pro texturaci povrchu polymerů a umožňuje je spojit s kostí. Polymery obvykle odpuzují kostní buňky, ale chemicky aktivní prvek vytváří strukturu, která zlepšuje adhezi. To přináší další výhodu, kterou přináší atomový kyslík - léčba onemocnění pohybového aparátu.

Tento oxidační prostředek lze také použít k odstranění biologicky aktivních nečistot z chirurgických implantátů. I při moderní praxi sterilizace z povrchu implantátů je obtížné odstranit všechny zbytky bakteriálních buněk nazývaných endotoxiny. Tyto látky jsou organické, ale ne živé, takže sterilizace není schopna je odstranit. Endotoxiny mohou způsobit zánět po implantaci, což je jedna z hlavních příčin bolesti a potenciálních komplikací u pacientů s implantátem.

Atomový kyslík, jehož užitečné vlastnosti umožňují vyčistit protézu a odstranit všechny stopy organických materiálů, významně snižuje riziko pooperačního zánětu. To vede ke zlepšení chirurgických výsledků a snížení bolesti u pacientů.

Úleva pro diabetiky

Tato technologie se používá také v senzorech glukózy a dalších biomedicínských monitorech. Používají akrylová optická vlákna, texturovaná atomovým kyslíkem. Toto ošetření umožňuje vládám odfiltrovat červené krvinky, čímž poskytuje krevnímu séru účinnější kontakt s chemickým snímacím zařízením monitoru.

Podle Millera, Sharon, elektroinženýr na Katedře vesmírném prostředí a pokusy výzkumného centra NASA Glennovskogo, to dělá test přesnější, a zároveň pro měření testu krevního cukru vyžaduje mnohem menší objem krve. Můžete vyfotit téměř na každé části těla a získat dostatek krve k určení hladiny cukru.

Dalším způsobem, jak získat atomový kyslík, je peroxid vodíku. Je mnohem silnější oxidant než molekulární. To je způsobeno lehkostí, se kterou se peroxid rozkládá. Atomový kyslík, vytvořený v tomto případě, působí mnohem energičtěji než molekulární kyslík. To je důvod praktické aplikace peroxidu vodíku: ničení molekul barviv a mikroorganismů.

Obnova

Pokud jsou umělecká díla vystavena nebezpečí nevratného poškození, atomový kyslík může být použit k odstranění organických kontaminantů, což ponechá obrazový materiál bezpečný. Proces odstraňuje všechny organické materiály, jako je uhlík nebo saze, ale zpravidla nemá vliv na barvu. Pigmenty jsou převážně anorganického původu a jsou již oxidovány, což znamená, že kyslík je nepoškozuje. Organická barviva lze také uložit tak, že počítáte dobu expozice. Plátno je zcela bezpečné, jelikož atomový kyslík se dotýká pouze povrchu obrazu.

Dosavadní stav techniky jsou umístěny ve vakuové komoře, ve které je vytvořen tento oxidant. V závislosti na stupni poškození může zůstat obraz po dobu 20 až 400 hodin. Pro speciální ošetření poškozené oblasti, která potřebuje obnovu, může být použit i proud atomového kyslíku. To eliminuje potřebu umisťovat umělecké dílo do vakuové komory.

Saz a rtěnka - žádný problém

Muzea, galerie a kostely začaly kontaktovat Městské informační centrum, aby zachovaly a obnovily své umělecké dílo. Výzkumné centrum prokázalo schopnost obnovit poškozený obraz Jackson Pollack, odstranit rtěnku z plátna Andy Warhol a zachránit kouřem poškozené plátna kostela sv. Stanislava v Clevelandu. Tým Glennovskogo Research Center používali atomový kyslík obnovit fragment je považován za ztracený - staletý italský kopie Raphael je „Madonna ze židle“, která patří do biskupské církve St. Albans v Clevelandu ..

Podle Banky je tento chemický prvek velmi účinný. V uměleckém restaurování funguje perfektně. Je pravda, že toto není něco, co lze koupit v láhvi, ale mnohem účinnější.

Učení budoucnosti

NASA na hrazeném základě pracovala s mnoha stranami, které se zajímají o atomový kyslík. Glennovsky Research Center podává jedinci, jejichž nezaplacení uměleckých děl byla ovlivněna domácích požárů, stejně jako společnosti, usiloval o možnost použití tohoto materiálu v biomedicínských aplikacích jako LightPointe Medical Eden Prairie, Minnesota. Společnost objevila mnoho využití atomového kyslíku a najde ještě více.

Podle Banky existuje mnoho neprobádaných oblastí. Bylo zjištěno značný počet aplikací pro vesmírnou technologii, ale pravděpodobně je ještě více skryt mimo kosmické technologie.

Prostor ve službě člověka

Skupina vědců doufá, že bude pokračovat ve studiu metod využívání atomového kyslíku a již nalezených slibných směrů. Řada technologií byla patentována a tým GIC doufá, že společnosti budou licencovat a komercializovat některé z nich, což přinese ještě větší přínos pro lidstvo.

Za určitých podmínek může atomový kyslík způsobit poškození. Díky výzkumným pracovníkům NASA tato látka v současné době pozitivně přispívá průzkum vesmíru a život na Zemi. Ať už jde o zachování cenných uměleckých děl, nebo o zlepšení lidí, atomový kyslík je nejsilnějším prostředkem. Práce s ním je odměněna stokrát a jeho výsledky jsou okamžitě viditelné.