Атомен кислород: полезни свойства. Какво представлява атомният кислород?

Представете си една безценна картина, разрушена от опустошителен огън. Изящните бои, приложени безупречно в различни нюанси, изчезнаха под слоевете черни сажди. Изглежда, че шедьовърът е безвъзвратно изгубен.

Научна магия

Но не се отчайвайте. Картината се поставя във вакуумна камера, в която се създава невидимо мощно вещество, наречено атомен кислород. В рамките на няколко часа или дни бавно, но със сигурност нападението си отива и цветовете започват да се появяват отново. Покрит със свеж слой от чист лак, картината се връща към бившата си слава.

Може да изглежда, че това е магия, но това е наука. Методът, разработен от учени от Изследователския център Гленковски (GIC) на НАСА, използва атомен кислород за запазване и възстановяване на произведения на изкуството, които в противен случай биха били непоправимо повредени. Също така веществото е в състояние напълно да стерилизира хирургически импланти, предназначени за човешкото тяло, което значително намалява риска от възпаление. При пациенти с диабет тя може да подобри устройството за наблюдение на глюкозата, което изисква само част от кръвта, необходима преди това за тестване, така че пациентите да могат да контролират тяхното състояние. Веществото може да структурира повърхността на полимерите за по-добра адхезия на костните клетки, което отваря нови възможности в медицината.

И това мощно вещество може да се получи директно от въздуха.

Атомен и молекулярен кислород

Кислородът съществува в няколко различни форми. Газът, който дишаме, се нарича О₂, т.е. тя се състои от два атома. Има и атомна кислород, формула който е О (един атом). Третата форма на този химически елемент е О₃. Това е озон, който например се намира в горните слоеве на земната атмосфера.

Атомният кислород в естествени условия на земната повърхност не може да съществува дълго време. Той има изключително висока реактивност. Например, атомният кислород във вода се образува водороден пероксид. Но в пространството, където има голямо количество ултравиолетово лъчение, молекулите на О₂ лесно се разлагат, формирайки атомна форма. Атмосферата в ниска земна орбита е 96%, съставена от атомен кислород. В зората на космическите совалки НАСА мисиите, нейното присъствие предизвика проблеми.

Увреждане на доброто

Според Брус Банки, старши физика "Alfaporta", ангажирани в изследвания на космоса околната среда в клон Glennovskogo център, след първите няколко полетите на космически совалки, материали за изграждането му изглеждаха така, сякаш бяха покрити със скреж (те са били подложени на силна ерозия и текстуриране). Атомният кислород реагира с органичните облицовъчни материали на космическите превозни средства, като постепенно ги повреди.

Общинският информационен център се ангажира да разследва причините за щетите. В резултат на това изследователите не само създадоха методи за защита на космически кораби от атомния кислород, но и намериха начин да използват потенциалната разрушителна сила на този химически елемент, за да подобрят живота на Земята.

Ерозия в космоса

Когато корабът е в ниска земна орбита (които са показани и където пилотирани превозни средства на базата ISS), атомен кислород образува от остатъчен атмосферата, могат да реагират с повърхността на кораба, при което те се повредят. В станцията за развитие, енергийни системи са опасения, че слънчеви елементи на батерията от полимери се подлагат на бързо разграждане поради действието на активното окислител.

Гъвкаво стъкло

НАСА намери решение. Група учени от изследователския център "Глен" разработи тънкослойно покритие за слънчеви клетки, което е имунизирано срещу действието на агресивния елемент. Силициевият диоксид или стъклото вече е окислен, така че не може да бъде повреден от атомния кислород. Изследователите създадоха покритие от прозрачно силициево стъкло, толкова тънко, че стана гъвкаво. Този защитен слой се прилепва здраво към полимера на панела и го предпазва от ерозия, без да нарушава нито една от неговите термични свойства. Покритието досега успешно защитава слънчевите панели на Международната космическа станция и също така е използвано за защита на фотоклетките на станцията Mir.

Според Банките, слънчевите панели успешно са издържали повече от десет години пространствен престой.

Укротяване на властта

След като проведе стотици тестове, които бяха част от разработването на покритие, устойчиво на атомния кислород, група учени от изследователския център на Glenn придобиха опит в разбирането на това как работи химикалът. Експертите виждаха и други възможности за използване на агресивен елемент.

Според Банките групата е осъзнала промяна в повърхностната химия, ерозията на органичните материали. Свойствата на атомния кислород са такива, че той е в състояние да отстрани всякаква органична материя - въглеводород, който не реагира толкова лесно с конвенционалните химикали.

Учените са открили много начини да го използват. Те научили, че атомният кислород трансформира повърхностите на силиконите в стъкло, което може да бъде полезно при създаването на компоненти с херметично уплътнение, без да се прилепват един към друг. Този процес е разработен, за да запечатва Международната космическа станция. В допълнение, учените откриха, че атомният кислород може да възстанови и запази повредените произведения на изкуството, да подобри материалите за конструиране на авиацията и да се възползва от хората, тъй като може да се използва в различни биомедицински приложения.

Камери и портативни устройства

Съществуват различни начини за въздействие на атомния кислород върху повърхността. Вакуумните камери се използват най-често. Те се различават по размер от кутията на обувката до инсталирането на 1.2 х 1.8 х 0.9 м. Използвайки микровълновата или радиочестотната радиация на молекулата О₂ се разпадат до състоянието на атомния кислород. В камерата се поставя полимерна проба, чието ниво на ерозия показва концентрацията на активното вещество в растението.

Друг начин за прилагане на веществото е преносимо устройство, което ви позволява да насочите тесен поток от оксидант към определена цел. Възможно е да се създаде батерия от такива потоци, която да покрива голяма площ от обработената повърхност.

Тъй като продължават научните изследвания, все повече промишлени предприятия се интересуват от използването на атомен кислород. НАСА организира много партньорства, съвместни предприятия и дъщерни дружества, които в повечето случаи са успешни в различни търговски площи.

Атомен кислород за тялото

Проучването на обхвата на този химически елемент не се ограничава до космическото пространство. Атомният кислород, чиито полезни свойства се определят, но все още се изучават, намира много медицински приложения.

Използва се за текстуриране на повърхността на полимерите и ги прави способни да се слеят с костта. Полимерите обикновено отблъскват костните клетки, но химически активният елемент създава текстура, която подобрява адхезията. Това води до друга полза, която атомният кислород носи - лечение на заболявания на опорно-двигателния апарат.

Този окислител може да се използва и за отстраняване на биологично активни замърсители от хирургически импланти. Дори при съвременната практика на стерилизация от повърхността на импланти, е трудно да се премахнат всички остатъци от бактериални клетки, наречени ендотоксини. Тези вещества са органични, но не и живи, така че стерилизацията не е в състояние да ги отстрани. Ендотоксините могат да причинят възпаление след имплантацията, което е една от основните причини за болка и потенциални усложнения при пациенти с имплант.

Атомният кислород, чиито полезни свойства ви позволяват да почистите протезата и да премахнете всички следи от органични материали, значително намалява риска от постоперативно възпаление. Това води до подобряване на хирургическите резултати и намаляване на болката при пациентите.

Релеф за диабетици

Технологията се използва и в сензорите за глюкоза и други биомедицински монитори. Те използват акрилни оптични влакна, текстурирани с атомен кислород. Това лечение позволява на влакната да филтрират червените кръвни клетки, осигурявайки по-ефективен контакт на кръвния серум с химическия компонент на монитора.

Според Милър, Шарън, електроинженер в Министерството на околната среда и пространство експерименти изследователски център Glennovskogo НАСА, това прави теста по-точно, и в същото време да се измери тест на кръвната захар се изисква много по-малък обем на кръвта. Можете да получите изстрел почти навсякъде по тялото и да се получи достатъчно количество кръв, за да се определи нивото на захар.

Друг начин за получаване на атомен кислород е водородният пероксид. Той е много по-силен оксидант, отколкото молекулярен. Това се дължи на лекотата, с която пероксидът се разлага. Атомният кислород, образуван в този случай, действа много по-енергично от молекулния кислород. Това е причината за практическото прилагане на водороден пероксид: унищожаване на молекулите на оцветителите и микроорганизмите.

реставрация

Когато произведения на изкуството са изложени на опасност от необратими щети, атомният кислород може да се използва за отстраняване на органични замърсители, които ще оставят снимката безопасно. Процесът премахва всички органични материали, като въглерод или сажди, но по принцип не оказва влияние върху боята. Пигментите са предимно от неорганичен произход и вече са окислени, което означава, че кислородът не ги уврежда. Органични багрила може също така да се съхранява чрез внимателно отчитане на времето за експозиция. Платното е напълно безопасно, тъй като атомният кислород се свързва само с повърхността на снимката.

Известни са произведения на изкуството във вакуумна камера, в която се образува окислителят. В зависимост от степента на повреда картината може да остане там от 20 до 400 часа. За специалното обработване на увредената зона, която се нуждае от възстановяване, може да се използва и поток от атомен кислород. Това премахва необходимостта от поставяне на произведения на изкуството във вакуумна камера.

Сажди и червило - няма проблем

Музеите, галериите и църквите започнаха да се обръщат към Общинския информационен център, за да запазят и възстановят своите произведения на изкуството. Изследователският център демонстрира способността да възстанови повредената картина на Джаксън Полак, да премахне червилото от платното Анди Уорхол и да запишете платната на Св. Станислав в Кливланд. Екип Glennovskogo Research Center използва атомно кислород за възстановяване на фрагмента се счита за загубен - вековна италиански копие на Рафаел "Мадона на стола", принадлежащ на епископална църква Св Alban в Кливланд ..

Според Банките този химически елемент е много ефективен. В художественото възстановяване тя работи перфектно. Вярно е, че това не е нещо, което може да се купи в бутилка, но много по-ефективно.

Изучаване на бъдещето

НАСА на възстановима основа работи с много страни, заинтересовани от атомния кислород. Glennovsky изследователски център обслужва физически лица, чиито безценни произведения на изкуството е била засегната от домашни пожари, както и корпорации, търси възможността за използване на този материал в биомедицински приложения като LightPointe Медицински Райска Prairie, Минесота. Компанията е открила много приложения на атомния кислород и ще открие още повече.

Според Банките има много неизследвани области. Открит е значителен брой приложения за космически технологии, но вероятно и повече са скрити извън космическите технологии.

Пространство в услуга на човека

Групата учени се надява да продължи да изучава методите за използване на атомния кислород, както и вече намерените обещаващи посоки. Много технологии са патентовани, а екипът на GIC се надява, че компаниите ще лицензират и комерсиализират някои от тях, което ще донесе още повече ползи на човечеството.

При определени условия атомният кислород може да причини щети. Благодарение на изследователите на НАСА това вещество в момента допринася положително изследване на космоса и живота на Земята. Дали това е запазването на безценни произведения на изкуството или подобряването на хората, атомният кислород е най-силното средство. Работата с него се възнаграждава стократно и неговите резултати са веднага видими.