FyzWeb  články
Z kvapky nanovlákno2003-12-16 

Vedci z USA a VB zistili, že kvapka nejakej kvapaliny alebo plynová bublina vzniká vo viskóznej kvapaline (napr. olej, glycerín) iným spôsobom ako v kvapaline s nízkou viskozitou (napr. vzduch). Doteraz sa akceptovalo nepísané pravidlo, že nezáležiac na tom, o akú kvapalinu alebo plyn šlo, kvapky či bubliny sa formujú rovnakým mechanizmom - a ten by mal byť rovnaký ako napr. pri kvapkaní vody z vodovodného kohútika či zo sprchy (obr.1).

    
Obr.1 Oddeľovanie kvapiek pri pustení vody zo sprchy (tieto fotky sú z článku Padající kapky vody z časti Hravá fyzika).

Pri tvorbe kvapky vo vzduchu sa kvapka postupne zväčšuje, až sa v určitom momente odtrhne od časti kvapaliny, z ktorej vzniká (obr.1). Takýto proces vzniku kvapky každý z nás pozná. Pozrime sa ale, čo sa deje, ak kvapka vody nevzniká vo vzduchu, ale v nejakej viskóznej kvapaline, napr. v oleji. Ponorme hadicu s vodou zvislo do oleja a vpusťme do nej kvapku vody. Spočiatku prebieha proces formovanie kvapky podobne ako vo vzduchu - kvapka sa zväčšuje a časť kvapaliny, ktorá spája kvapku s vrstvou kvapaliny na otvore hadice, sa predlžuje a stáva sa tenšou (obr.2A-2D). Na rozdiel od kvapky vo vzduchu vo viskóznej kvapaline prebieha proces tvorby kvapky pomalšie (čo sa dá očakávať - olej je "hustejší" ) a spojivo medzi kvapkou a časťou kvapaliny na otvore hadice je dlhšie a tenšie, nadobudne formu akéhosi vlákna. V momente, keď sa ide kvapka oddeliť od vrstvy kvapaliny na otvore hadice, oddelí sa nie na jednom mieste (ako by to bolo vo vzduchu), ale na dvoch miestach, a to konkrétne na oboch koncoch vlákna (na obr.2E je toto vlákno vidieť).


Obr.2 Vznik kvapky vody v oleji.Obr.2E je detailom obr.2D.
(foto prevzate z PhysicsWeb)

Výsledkom tohto procesu je teda nielen kvapka, ale i tenučké vlákno, ktoré môže mať rozmery do 100 nanometrov. Kvapka i vlákno sa tvoria pomaly, preto je možné bez väčších komplikácií upraviť vlákno na tuhý element počas jeho utvárania sa.Polomer kvapiek môže byť len 0,01 mm a navyše nie je problém vyrobiť povedzme milión kvapiek s rovnakými rozmermi.Dĺžka i šírka vlákna závisí na tom, v akom pomere je viskozita kvapaliny, z ktorej kvapka je, k viskozite kvapaliny, ktorá tvorí okolité prostredie. Čím je rozdiel viskozít väčší, tým je vlákno dlhšie a tenšie. Objav odlišného spôsobu tvorby kvapiek vo viskóznych kvapalinách nájde využitie napr. pri použití kvapiek ako mikroreaktorov na výrobu drobných keramických častí, pri výrobe mikrokapsúl v medicíne a tiež pri výrobe rôznych nanoštruktúr.

Využitie nanotechnológií
V posledných rokoch sa nanotechnológia prudko rozvíja - nanášaním tenkých vrstiev vznikajú nové materiály, miniaturizujú sa integrované obvody, plánuje sa konštrukcia miniatúrnych strojov, nanodávkovačov, ktoré by mali okrem iného i obrovské využitie v medicíne. Slúžili by napr. ako dávkovače liekov, ktoré by sa mohli pohybovať v cievach a dopravovať tak účinné látky priamo do miest, kde majú pôsobiť. Takisto sa v budúcnosti plánuje využitie nanobotov vybavených laserovými lúčmi, pomocou ktorých by sa vykonávali chirurgické zákroky bez vážnejšieho porušenia tkaniva. Alebo napr. ...tento rok sa začalo v Kalifornii pracovať na výskume nového biomateriálu, ktorý by nahradil doteraz používané kovové a umelohmotné implantáty (implantát - náhrada za určitú časť v ľudskom tele,napr. časť kĺbu alebo kosti) a bol prispôsobivejší a menej škodlivý pre ľudské telo.

Spracované podľa PhysicsWeb.
Další zdroje:
Scienceworld
Nanotechweb

Zpracovala A. Drietomska.





Doporučit článek

Od:
Komu:
Antispam: