Bayangkan lukisan tidak ternilai yang telah musnah akibat kebakaran yang memusnahkan. Cat yang cantik, digunakan dengan teliti dalam pelbagai warna, hilang di bawah lapisan jelaga hitam. Nampaknya karya agung itu hilang tanpa dapat dipulihkan.
Sihir sains
Tetapi jangan putus asa. Gambar itu diletakkan di dalam ruang vakum, di dalamnya bahan berkuasa yang tidak kelihatan yang dipanggil oksigen atom dicipta. Dalam tempoh beberapa jam atau hari, plak perlahan-lahan tetapi pasti hilang dan warna mula muncul semula. Dilengkapi dengan lapisan lakuer jernih yang segar, lukisan itu kembali kepada kegemilangan sebelumnya.
Ia mungkin kelihatan seperti sihir, tetapi ia adalah sains. Kaedah yang dibangunkan oleh saintis di Pusat Penyelidikan Glenn (GRC) NASA, menggunakan oksigen atom untuk memelihara dan memulihkan seni yang rosak tidak dapat diperbaiki. Bahan jugamampu mensterilkan sepenuhnya implan pembedahan yang bertujuan untuk tubuh manusia, mengurangkan risiko keradangan. Bagi pesakit diabetes, ia boleh menambah baik peranti pemantauan glukosa yang memerlukan hanya sebahagian daripada darah yang diperlukan sebelum ini untuk ujian supaya pesakit boleh memantau keadaan mereka. Bahan tersebut boleh mentekstur permukaan polimer untuk lekatan sel tulang yang lebih baik, yang membuka kemungkinan baharu dalam bidang perubatan.
Dan bahan berkuasa ini boleh didapati terus dari udara nipis.
Oksigen atom dan molekul
Oksigen wujud dalam beberapa bentuk berbeza. Gas yang kita sedut dipanggil O2, bermakna ia terdiri daripada dua atom. Terdapat juga oksigen atom, formulanya ialah O (satu atom). Bentuk ketiga unsur kimia ini ialah O3. Ini adalah ozon, yang, sebagai contoh, terdapat di atmosfera atas Bumi.
Oksigen atom dalam keadaan semula jadi di permukaan Bumi tidak boleh wujud untuk jangka masa yang lama. Ia mempunyai kereaktifan yang sangat tinggi. Contohnya, oksigen atom dalam air membentuk hidrogen peroksida. Tetapi di angkasa, di mana terdapat banyak sinaran ultraungu, molekul O2 lebih mudah pecah untuk membentuk bentuk atom. Atmosfera di orbit Bumi rendah ialah 96% oksigen atom. Pada masa awal misi ulang-alik NASA, ia menyebabkan masalah.
Memudaratkan untuk kebaikan
Menurut Bruce Banks, ahli fizik kananDi Alphaport, sekutu penyelidikan alam sekitar angkasa Glenn Center, selepas beberapa penerbangan pertama pesawat ulang-alik, bahan pembinaannya kelihatan seperti diselaputi fros (ia sangat terhakis dan bertekstur). Oksigen atom bertindak balas dengan bahan kulit kapal angkasa organik, secara beransur-ansur merosakkannya.
GIZ mula menyiasat punca kerosakan. Hasilnya, para penyelidik bukan sahaja mencipta kaedah untuk melindungi kapal angkasa daripada oksigen atom, mereka juga menemui cara untuk menggunakan potensi kuasa pemusnah unsur kimia ini untuk meningkatkan kehidupan di Bumi.
Hakisan di angkasa
Apabila kapal angkasa berada di orbit Bumi rendah (di mana kenderaan berawak dilancarkan dan di mana ISS berada), oksigen atom yang terbentuk daripada sisa atmosfera boleh bertindak balas dengan permukaan kapal angkasa, menyebabkan kerosakan padanya. Semasa pembangunan sistem bekalan kuasa stesen, terdapat kebimbangan bahawa tatasusunan sel suria yang diperbuat daripada polimer akan merosot dengan cepat disebabkan oleh tindakan pengoksida aktif ini.
Kaca fleksibel
NASA menemui penyelesaian. Sekumpulan saintis dari Pusat Penyelidikan Glenn membangunkan salutan filem nipis untuk sel solar yang kebal terhadap tindakan unsur menghakis. Silikon dioksida, atau kaca, sudah teroksida, jadi ia tidak boleh rosak oleh oksigen atom. Penyelidikmencipta salutan kaca silikon lutsinar, sangat nipis sehingga ia menjadi fleksibel. Lapisan pelindung ini melekat kuat pada polimer panel dan melindunginya daripada hakisan tanpa menjejaskan sebarang sifat termanya. Salutan itu setakat ini telah berjaya melindungi tatasusunan suria Stesen Angkasa Antarabangsa dan juga telah digunakan untuk melindungi sel suria Mir.
Panel suria telah berjaya bertahan lebih sedekad di angkasa lepas, kata Banks.
Menjinakkan Kuasa
Dengan menjalankan ratusan ujian yang merupakan sebahagian daripada pembangunan salutan kalis oksigen atom, satu pasukan saintis di Pusat Penyelidikan Glenn memperoleh pengalaman dalam memahami cara bahan kimia itu berfungsi. Pakar melihat kemungkinan lain untuk menggunakan elemen agresif.
Menurut Banks, kumpulan itu menyedari perubahan kimia permukaan, hakisan bahan organik. Sifat-sifat oksigen atom adalah sedemikian rupa sehingga ia mampu mengeluarkan sebarang hidrokarbon organik, yang tidak mudah bertindak balas dengan bahan kimia biasa.
Penyelidik telah menemui banyak cara untuk menggunakannya. Mereka mengetahui bahawa oksigen atom mengubah permukaan silikon menjadi kaca, yang boleh berguna dalam membuat komponen tertutup rapat tanpa melekat antara satu sama lain. Proses ini dibangunkan untuk mengelak Stesen Angkasa Antarabangsa. Selain itu, saintis telah menemui bahawa oksigen atom boleh membaiki dan mengekalkan sel yang rosak.karya seni, menambah baik bahan struktur pesawat, serta memberi manfaat kepada orang ramai, kerana ia boleh digunakan dalam pelbagai aplikasi bioperubatan.
Kamera dan peranti mudah alih
Terdapat pelbagai cara oksigen atom boleh menjejaskan permukaan. Bilik vakum paling biasa digunakan. Ia terdiri daripada saiz kotak kasut kepada pemasangan 1.2 x 1.8 x 0.9 m. Menggunakan gelombang mikro atau sinaran frekuensi radio, molekul O2 dipecahkan kepada keadaan oksigen atom. Sampel polimer diletakkan di dalam ruang, tahap hakisan yang menunjukkan kepekatan bahan aktif di dalam pemasangan.
Cara lain untuk menggunakan bahan ialah peranti mudah alih yang membolehkan anda mengarahkan aliran sempit pengoksida ke sasaran tertentu. Anda boleh membuat bateri daripada aliran sedemikian yang boleh meliputi kawasan yang luas pada permukaan yang dirawat.
Apabila lebih banyak penyelidikan dilakukan, semakin banyak industri menunjukkan minat untuk menggunakan oksigen atom. NASA telah mewujudkan banyak perkongsian, usaha sama dan anak syarikat yang telah berjaya dalam banyak bidang komersial dalam kebanyakan kes.
Oksigen atom untuk badan
Kajian skop unsur kimia ini tidak terhad kepada angkasa lepas. Oksigen atom, yang sifat bergunanya telah dikenal pasti, tetapi lebih banyak daripada mereka masih perlu dikaji, telah menemui banyak perubatanaplikasi.
Ia digunakan untuk mentekstur permukaan polimer dan menjadikannya boleh bergabung dengan tulang. Polimer biasanya menangkis sel tulang, tetapi unsur aktif kimia menghasilkan tekstur yang meningkatkan lekatan. Ini membawa kepada faedah lain yang dibawa oleh oksigen atom - rawatan penyakit sistem muskuloskeletal.
Agen pengoksidaan ini juga boleh digunakan untuk membuang bahan cemar aktif secara biologi daripada implan pembedahan. Walaupun dengan amalan pensterilan moden, sukar untuk membuang semua sisa sel bakteria, dipanggil endotoksin, daripada permukaan implan. Bahan-bahan ini adalah organik, tetapi tidak hidup, jadi pensterilan tidak dapat mengeluarkannya. Endotoksin boleh menyebabkan keradangan selepas implan, yang merupakan salah satu punca utama kesakitan dan kemungkinan komplikasi pada pesakit implan.
Oksigen atom, yang sifat berfaedahnya membolehkan anda membersihkan prostesis dan mengeluarkan semua kesan bahan organik, dengan ketara mengurangkan risiko keradangan selepas pembedahan. Ini membawa kepada hasil operasi yang lebih baik dan mengurangkan kesakitan untuk pesakit.
Lega untuk pesakit kencing manis
Teknologi ini juga digunakan dalam penderia glukosa dan pemantau sains hayat yang lain. Mereka menggunakan gentian optik akrilik bertekstur dengan oksigen atom. Pemprosesan ini membolehkan gentian menapis sel darah merah, membolehkan serum darah menghubungi dengan lebih berkesankomponen monitor penderiaan kimia.
Menurut Sharon Miller, seorang jurutera elektrik di Jabatan Persekitaran dan Eksperimen Angkasa di Pusat Penyelidikan Glenn NASA, ini menjadikan ujian lebih tepat, sambil memerlukan jumlah darah yang lebih kecil untuk mengukur gula darah seseorang. Anda boleh mendapatkan suntikan hampir di mana-mana bahagian badan anda dan mendapatkan darah yang mencukupi untuk menetapkan paras gula darah anda.
Cara lain untuk mendapatkan oksigen atom ialah hidrogen peroksida. Ia adalah agen pengoksida yang lebih kuat daripada molekul. Ini disebabkan oleh peroksida yang mudah terurai. Oksigen atom, yang terbentuk dalam kes ini, bertindak lebih bertenaga daripada oksigen molekul. Inilah sebab penggunaan praktikal hidrogen peroksida: pemusnahan molekul pewarna dan mikroorganisma.
Pemulihan
Apabila karya seni berada dalam bahaya kerosakan yang tidak dapat dipulihkan, oksigen atom boleh digunakan untuk membuang bahan cemar organik, menjadikan bahan lukisan itu utuh. Proses ini mengeluarkan semua bahan organik seperti karbon atau jelaga, tetapi secara amnya tidak berfungsi pada cat. Pigmen kebanyakannya bukan organik dan sudah teroksida, yang bermaksud oksigen tidak akan merosakkannya. Pewarna organik juga boleh disimpan dengan pemasaan pendedahan yang teliti. Kanvas benar-benar selamat, kerana oksigen atom hanya menyentuh permukaan lukisan.
Karya seni diletakkan di dalam kebuk vakum, dalamyang mana oksidan dihasilkan. Bergantung pada tahap kerosakan, lukisan itu boleh kekal di sana dari 20 hingga 400 jam. Aliran oksigen atom juga boleh digunakan untuk rawatan khas kawasan yang rosak yang memerlukan pemulihan. Ini menghapuskan keperluan untuk meletakkan karya seni dalam ruang vakum.
Soot dan gincu bukan masalah
Muzium, galeri dan gereja telah mula menghubungi GIC untuk memelihara dan memulihkan karya seni mereka. Pusat penyelidikan telah menunjukkan keupayaan untuk memulihkan lukisan yang rosak oleh Jackson Pollack, mengeluarkan gincu daripada lukisan Andy Warhol, dan memelihara kanvas yang rosak akibat asap di Gereja St. Stanislaus di Cleveland. Pasukan Pusat Penyelidikan Glenn menggunakan oksigen atom untuk memulihkan sekeping yang dianggap hilang, salinan Itali berabad-abad Raphael's Madonna in the Chair, yang dimiliki oleh Gereja Episcopal St. Alban di Cleveland.
Menurut Bank, unsur kimia ini sangat berkesan. Dalam pemulihan artistik, ia berfungsi dengan sempurna. Benar, ini bukan sesuatu yang boleh dibeli dalam botol, tetapi ia jauh lebih berkesan.
Meneroka masa depan
NASA telah bekerja atas dasar yang boleh dibayar balik dengan pelbagai pihak yang berminat dengan oksigen atom. Pusat Penyelidikan Glenn memberi perkhidmatan kepada individu yang karya seninya yang tidak ternilai telah rosak dalam kebakaran rumah, serta syarikat yang mencari kegunaan bahan tersebut.dalam aplikasi bioperubatan seperti LightPointe Medical of Eden Prairie, Minnesota. Syarikat itu telah menemui banyak kegunaan oksigen atom dan sedang mencari lebih banyak lagi.
Menurut Bank, terdapat banyak kawasan yang belum diterokai. Sebilangan besar aplikasi telah ditemui untuk teknologi angkasa, tetapi mungkin terdapat lebih banyak aplikasi yang mengintai di luar teknologi angkasa.
Ruang dalam perkhidmatan manusia
Kumpulan saintis berharap dapat terus meneroka cara menggunakan oksigen atom, serta arah yang menjanjikan yang telah ditemui. Banyak teknologi telah dipatenkan, dan pasukan GIZ berharap syarikat akan melesenkan dan mengkomersialkan sebahagian daripadanya, yang akan membawa lebih banyak manfaat kepada manusia.
Di bawah keadaan tertentu, oksigen atom boleh menyebabkan kerosakan. Terima kasih kepada penyelidik NASA, bahan ini kini memberi sumbangan positif kepada penerokaan angkasa lepas dan kehidupan di Bumi. Sama ada pemeliharaan karya seni yang tidak ternilai atau penyembuhan manusia, oksigen atom adalah alat yang paling kuat. Bekerja dengannya mendapat ganjaran seratus kali ganda, dan hasilnya dapat dilihat serta-merta.
