Elég csak mikroszkópot ragadni és a leghétköznapibb dolgokra pillantani, ettől pedig máris a mikrostruktúrák és atomok rejtélyes világába csöppensz.
Ebből sok érdekes következtetés adódik. Például az, hogy a természet már évek óta használ kompozit anyagokat, vagy hogy a tervezés általános elvei a mikroszintre is kiterjednek. Kellemes nézelődést! Be kell vallanom, a képek még engem is lenyűgöznek, pedig személyesen is volt már dolgom különféle mikroszkópokkal.
A kávézacc durvább, mint egy kvantumrendszer
Mi is lehetne furcsa a kávézaccban? Úgy tűnhet, semmi. Pedig ennek az anyagnak különös tulajdonságai vannak. A kvantummechanika, a kolloidkémia és a nemlineáris dinamika metszéspontjában olyan jelenségek bukkannak fel benne, amelyek első pillantásra szinte misztikusnak tűnnek. A kávézacc részecskéi eltérő méretűek és formájúak, és amikor a víz átszivárog rajtuk, változó áteresztőképességű szűrőként viselkednek.
Bizonyos körülmények között a zacc képes „önmagát behangolni” azzal, hogy megváltoztatja a pórusok eloszlását, ami a metamateriális tulajdonságú anyagok viselkedésére emlékeztet – pont azokéra, amelyek elméletileg képesek „elrejteni” a tárgyakat a hullámok elől. Még sok más fizikai sajátossága is van, de a szűrőhatás tökéletesen látszik a felvételen. Na, ezek azok a bizonyos pórusok.
A cápa bőre
A cápa bőre még ennél is érdekesebben néz ki. A tudósok régóta tudják, hogy a cápa nem csupán egy halként viselkedik a vízben, hanem kiváló súrlódáscsökkentő (antifrikciós) tulajdonságokkal is bír. Ennek a rendkívüli „siklósságnak” az okára akkor derült fény, amikor mikroszkóp alatt vizsgálták meg a bőrét. Kiderült, hogy érdekes pikkelyek borítják, amelyek optimalizálják a közeg áramlását. Ma már mesterségesen is készítenek hasonló bevonatokat, amelyeket például a búvárok ruházatára visznek fel.
Egyszerű őrölt bors
A leghétköznapibb őrölt bors, amivel például a csirkét ízesíted, szintén meglehetősen furcsán néz ki. Nézd csak meg a szemcséket: furcsán viselkednek, és a környező tárgyakhoz tapadnak. Sőt, egymáshoz is hajlamosak ragadni. Ez a porszerű anyagokra jellemző viselkedés, amit az elektrosztatikus kölcsönhatás természete okoz. Hasonlóan viselkedik a nyomtatófesték-por (toner) is, ha kiszóródik.
Az anyagtudományban ezt parazita-hatásnak is tekintik: a por reológiai tulajdonságai (vagyis azok, amelyek a „szóródási” képességéért felelnek) függnek a részecskék formájától és méretétől. Ezért nagyon nehéz az olyan finom porokkal dolgozni, amelyeknek rendkívül aprók a részecskéi. Nagyon óvatosan kell bánni az ilyen közegekkel és anyagokkal.
Egyetlen borsszem
Na, ez pedig egyetlen szemcse abból a halmazból, amelyet az előbb megvizsgáltunk.
A pillangó szárnya
A pillangó szárnya nem csupán egy vékony hártya, hanem egy összetett nanoszerkezet, amely egyedi fizikai jelenségeket hoz létre. Ez a felvételen is jól látszik.
A szárnyak színeit nem a pigmentek adják, hanem a mikroszkopikus, bordázott rétegeken megtörő fény interferenciája, ami az árnyalatokat ragyogóvá és letörölhetetlenné teszi. Ez a szerkezet fotonikus kristályként működik: bámulatos hatékonysággal veri vissza a fényt, és új optikai technológiák kifejlesztésére ösztönzi a tudósokat.
A szárny felülete rendkívül víztaszító (szuperhidrofób), ezért a vízcseppek legördülnek róla, és magukkal sodorják a szennyeződéseket és a port, ami természetes öntisztulást eredményez. Egyes lepkefajok a hőáramlást is képesek szabályozni: az infravörös sugárzás visszaverésével vagy elnyelésével szabályozzák a testhőmérsékletüket. A szárnyak sötét területein olyan nanoszerkezetek találhatók, amelyek csökkentik a fényvisszaverődést, így a rovarok kevésbé észrevehetők a ragadozók számára.
A szárnyak anyaga, a kitin, egyszerre könnyű, erős és ellenáll az ultraibolya sugárzásnak. Ezek a tulajdonságok már megihlették a mérnököket, hogy öntisztuló bevonatokat, energiahatékony anyagokat és tükröződésmentes technológiákat hozzanak létre. Meglepő, de a pillangószárnyak tanulmányozása még az épületek passzív hűtésének új módszereinek kidolgozásában is segít.
A cikk folytatódik – görgess le és kattints a következő gombra!
Kövesd új Facebook oldalunkat és értesülj további érdekes cikkekről:
