Представете си безценна картина, която е била опустошена от опустошителен пожар. Красиви бои, старателно нанесени в много нюанси, изчезнаха под слоеве черни сажди. Изглежда, че шедьовърът е безвъзвратно загубен.
Научна магия
Но не се отчайвайте. Картината е поставена във вакуумна камера, вътре в която се създава невидимо мощно вещество, наречено атомен кислород. В продължение на няколко часа или дни плаката бавно, но сигурно изчезва и цветовете започват да се появяват отново. Завършена със свеж слой прозрачен лак, картината връща предишната си слава.
Може да изглежда като магия, но това е наука. Методът, разработен от учени от изследователския център Glenn (GRC) на НАСА, използва атомен кислород, за да запази и възстанови иначе непоправимо повреденото изкуство. Вещество същоспособни да стерилизират напълно хирургически импланти, предназначени за човешкото тяло, намалявайки значително риска от възпаление. За пациенти с диабет той би могъл да подобри устройство за наблюдение на глюкозата, което ще изисква само част от кръвта, необходима преди това за изследване, така че пациентите да могат да наблюдават състоянието си. Веществото може да текстурира повърхността на полимерите за по-добра адхезия на костните клетки, което отваря нови възможности в медицината.
И това мощно вещество може да се получи направо от нищото.
Атомен и молекулен кислород
Кислородът съществува в няколко различни форми. Газът, който вдишваме, се нарича O2, което означава, че се състои от два атома. Има и атомен кислород, чиято формула е О (един атом). Третата форма на този химичен елемент е O3. Това е озонът, който например се намира в горната атмосфера на Земята.
Атомен кислород в естествени условия на повърхността на Земята не може да съществува дълго време. Има изключително висока реактивност. Например атомният кислород във водата образува водороден прекис. Но в космоса, където има много ултравиолетова радиация, O2 молекулите се разпадат по-лесно, за да образуват атомна форма. Атмосферата в ниска околоземна орбита е 96% атомен кислород. В първите дни на мисиите на космическите совалки на НАСА това създава проблеми.
Вреди за добро
Според Брус Банкс, старши физикВ Alphaport, филиал за изследване на космическата среда на Glenn Center, след първите няколко полета на совалката, материалите на нейната конструкция изглеждаха така, сякаш са покрити със скреж (те бяха силно ерозирани и текстурирани). Атомен кислород реагира с органични материали от кожата на космическия кораб, като постепенно ги уврежда.
GIZ започна разследване на причините за щетите. В резултат на това изследователите не само създадоха методи за защита на космическите кораби от атомен кислород, но и намериха начин да използват потенциалната разрушителна сила на този химичен елемент, за да подобрят живота на Земята.
Ерозия в космоса
Когато космически кораб е в ниска околоземна орбита (където се изстрелват пилотирани превозни средства и където е базирана МКС), атомният кислород, образуван от остатъчната атмосфера, може да реагира с повърхността на космическия кораб, причинявайки им щети. По време на разработването на системата за захранване на станцията имаше опасения, че масивите от слънчеви клетки, направени от полимери, ще се разградят бързо поради действието на този активен окислител.
Гъвкаво стъкло
НАСА намери решение. Група учени от Glenn Research Center разработиха тънкослойно покритие за слънчеви клетки, което е имунизирано срещу действието на корозивен елемент. Силициевият диоксид или стъклото вече е окислен, така че не може да бъде повреден от атомен кислород. Изследователисъздаде покритие от прозрачно силиконово стъкло, толкова тънко, че стана гъвкаво. Този защитен слой прилепва силно към полимера на панела и го предпазва от ерозия, без да нарушава нито едно от неговите термични свойства. Покритието досега успешно защитава слънчевите решетки на Международната космическа станция и също така се използва за защита на слънчевите клетки на Мир.
Слънчевите панели са оцелели успешно повече от десетилетие в космоса, каза Банкс.
Укротяване на силата
Чрез провеждането на стотици тестове, които бяха част от разработването на покритието, устойчиво на атомен кислород, екип от учени в Glenn Research Center натрупа опит в разбирането как действа химикала. Експертите видяха и други възможности за използване на агресивния елемент.
Според Банкс, групата е осъзнала промяната в химията на повърхността, ерозията на органичните материали. Свойствата на атомния кислород са такива, че той е в състояние да отстрани всеки органичен въглеводород, който не реагира лесно с обикновените химикали.
Изследователите са открили много начини да го използват. Те научиха, че атомният кислород превръща повърхностите на силиконите в стъкло, което може да бъде полезно при направата на компоненти херметически затворени, без да се залепват един за друг. Този процес е разработен за запечатване на Международната космическа станция. Освен това учените са открили, че атомният кислород може да поправи и поддържа увредените клетки.произведения на изкуството, подобряват материалите на конструкциите на самолетите, както и са от полза за хората, тъй като може да се използва в различни биомедицински приложения.
Камери и преносими устройства
Има различни начини, по които атомният кислород може да въздейства върху повърхността. Най-често се използват вакуумни камери. Те варират по размер от кутия за обувки до инсталация с размери 1,2 x 1,8 x 0,9 м. Използвайки микровълнова или радиочестотна радиация, O2 молекулите се разграждат до състояние на атомен кислород. В камерата се поставя полимерна проба, чието ниво на ерозия показва концентрацията на активното вещество вътре в инсталацията.
Друг начин за прилагане на вещество е преносимо устройство, което ви позволява да насочите тесен поток от окислител към конкретна цел. Възможно е да се създаде батерия от такива потоци, които да покрият голяма площ от третираната повърхност.
Докато се правят повече изследвания, все по-голям брой индустрии проявяват интерес към използването на атомен кислород. НАСА е създала много партньорства, съвместни предприятия и дъщерни дружества, които са били успешни в много търговски области в повечето случаи.
Атомен кислород за тялото
Изследването на обхвата на този химичен елемент не се ограничава до космическото пространство. Атомен кислород, чиито полезни свойства са идентифицирани, но още повече от тях предстои да бъдат проучени, е открил много медицинскиприложения.
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 още една полза, която атомният кислород носи - лечението на заболявания на опорно-двигателния апарат.
Този окислител може да се използва и за отстраняване на биологично активни замърсители от хирургически импланти. Дори при съвременните стерилизационни практики може да бъде трудно да се премахнат всички остатъци от бактериални клетки, наречени ендотоксини, от повърхността на имплантите. Тези вещества са органични, но не са живи, така че стерилизацията не е в състояние да ги премахне. Ендотоксините могат да причинят постимплантно възпаление, което е една от основните причини за болка и потенциални усложнения при пациенти с имплантиране.
Атомен кислород, чиито полезни свойства ви позволяват да почистите протезата и да премахнете всички следи от органични материали, значително намалява риска от следоперативно възпаление. Това води до по-добри резултати от операциите и по-малко болка за пациентите.
Облекчение за диабетици
Технологията се използва и в сензори за глюкоза и други монитори за наука за живота. Те използват акрилни оптични влакна, текстурирани с атомен кислород. Тази обработка позволява на влакната да филтрират червените кръвни клетки, позволявайки на кръвния серум да контактува по-ефективно скомпонент на химичния сензорен монитор.
Според Шарън Милър, електроинженер в отдела за космическа среда и експерименти в изследователския център Glenn на НАСА, това прави теста по-точен, като същевременно изисква много по-малък обем кръв за измерване на кръвната захар на човек. Можете да получите инжекция почти навсякъде по тялото си и да получите достатъчно кръв, за да настроите нивата на кръвната си захар.
Друг начин за получаване на атомен кислород е водороден прекис. Той е много по-силен окислител от молекулярния. Това се дължи на лекотата, с която пероксидът се разлага. Атомният кислород, който се образува в този случай, действа много по-енергично от молекулния кислород. Това е причината за практическото използване на водородния прекис: унищожаването на молекулите на багрилата и микроорганизмите.
Възстановяване
Когато произведенията на изкуството са застрашени от необратими повреди, атомният кислород може да се използва за отстраняване на органични замърсители, оставяйки живописния материал непокътнат. Процесът премахва всички органични материали като въглерод или сажди, но като цяло не работи върху боята. Пигментите са предимно неорганични по произход и вече са окислени, което означава, че кислородът няма да ги увреди. Органичните багрила също могат да бъдат запазени при внимателно определяне на времето на експозиция. Платното е напълно безопасно, тъй като атомният кислород контактува само с повърхността на картината.
Произведенията на изкуството се поставят във вакуумна камера, вкойто се произвежда окислителят. В зависимост от степента на увреждане, картината може да остане там от 20 до 400 часа. Поток от атомен кислород може да се използва и за специално третиране на увредена зона, нуждаеща се от възстановяване. Това елиминира необходимостта от поставяне на произведения на изкуството във вакуумна камера.
Саждите и червилото не са проблем
Музеи, галерии и църкви започнаха да се свързват с GIC, за да запазят и реставрират своите произведения на изкуството. Изследователският център демонстрира способността да възстанови повредена картина на Джаксън Полак, да премахне червилото от картина на Анди Уорхол и да запази повредени от дим платна в църквата Св. Станислав в Кливланд. Екипът на Glenn Research Center използва атомен кислород, за да възстанови парче, за което се смята, че е изгубено, вековно италианско копие на „Мадоната в стола“на Рафаел, собственост на епископалната църква „Св. Албан“в Кливланд.
Според Банкс този химичен елемент е много ефективен. При художествена реставрация работи перфектно. Вярно е, че това не е нещо, което може да се купи в бутилка, но е много по-ефективно.
Изследване на бъдещето
НАСА работи на възмездна основа с различни страни, интересуващи се от атомен кислород. Изследователският център на Glenn обслужва хора, чиито безценни произведения на изкуството са били повредени при пожари в къщи, както и корпорации, търсещи употреба на веществото.в биомедицински приложения като LightPointe Medical от Eden Prairie, Минесота. Компанията е открила много приложения на атомния кислород и търси да намери повече.
Според Banks има много неизследвани области. Открити са значителен брой приложения за космическите технологии, но вероятно има още, които се крият извън космическите технологии.
Пространство в служба на човека
Групата учени се надява да продължи да проучва начини за използване на атомен кислород, както и вече намерени обещаващи посоки. Много технологии са патентовани и екипът на GIZ се надява, че компаниите ще лицензират и комерсиализират някои от тях, което ще донесе още повече ползи за човечеството.
При определени условия атомният кислород може да причини щети. Благодарение на изследователите на НАСА, това вещество сега има положителен принос за изследването на космоса и живота на Земята. Независимо дали става дума за съхраняване на безценни произведения на изкуството или за изцеление на хора, атомният кислород е най-силното средство. Работата с него се възнаграждава стократно и резултатите стават видими веднага.
