Химия без преград. Увлекательные научные факты, истории, эксперименты

Репелленты – это вещества, отпугивающие насекомых резким запахом. Ученые исследовательского центра в Гейнсвилле придумали новый метод избавления от кровососущих паразитов. Они добавляют в репелленты вещества, отбивающие у насекомых обоняние, и человек становится для комаров «невидимкой».

Запах тела человека состоит их множества веществ. Некоторые из них вызывают у кровососов аппетит. Запах молочной кислоты комар способен уловить с расстояния 30 метров. Специалисты 70 лет тщательно изучали вкусы комаров, собрали целый каталог их любимых запахов и обнаружили вещества, отбивающие у комаров обоняние.

Изобретение имеет великую ценность, учитывая, что кровососущие насекомые заражают людей болезнями, от которых ежегодно погибает около 1 000 000 человек.

№ 77. Биопринтинг. Напечатай мне сердце, мудрый Гудвин!

3D-принтер – это устройство, печатающее по слоям объемные модели. С его помощью можно напечатать оружие, мебель и даже автомобиль! Технологии «созрели» до печати органических моделей – человеческих органов.

Биоинженер Томас Боланд в 2000 году впервые испытал печать живыми клетками. В своей работе он использовал принтеры с крупным диаметром сопла, чтобы не повредить клетки. Для создания нужных условий для работы с органическими тканями устройство пришлось усовершенствовать.

Технология биопринтинга была запатентована в 2006 году в США. Компания Organovo в Сан-Диего первой воплотила в жизнь 3D-биопринтинг на коммерческих условиях. Специалисты Organovo печатают кожные покровы, ткани сердца, кровеносных сосудов и другие биоматериалы, необходимые в хирургии и трансплантации. В британском университете Суонси по этой технологии изготавливают мягкие ткани и кости.

3D-биопринтинг имеет огромную ценность в производстве органов и новейших материалов. Ткани, а в перспективе и цельные органы, напечатанные на 3D-принтере, по свойствам и износоустойчивости порой превосходят «натуральные».

Первая российская лаборатория, печатающая трехмерные органы, – «3Д Биопринтинг Солюшенс». Ее сотрудники провели успешный эксперимент по пересадке лабораторной мыши напечатанной щитовидной железы.

Технология биопринтинга нашла применение и в 3D-печати лекарств. Например, выпуск альгиновой кислоты. Сейчас ее добывают из красных водорослей. Оказалось, что искусственно напечатанный материал гораздо качественнее натурального!

Чем искусственнее окружающая нас среда, тем сильнее мы зависим от технологии, от ее надежности – и от ее сбоев, если она их допускает.

Станислав Лем

№ 78. Нанотехнологии на страже чистоты. В чем секрет новых покрытий?

Ученые-нанотехнологи разработали средство, позволяющее поверхностям самоочищаться. Его можно наносить на бумагу, ткань, стекло и сталь. Вода, попадающая на обработанную поверхность, скатывается в шарики и стекает, унося с собой пылинки и частички грязи.

Под воздействием солнечных лучей покрытие разлагает прилипшие к нему органические вещества. Неорганические загрязнения легко смываются водой. Антибактериальный эффект материала препятствует образованию мха и плесени. Средство также убивает вредные бактерии в воздухе вокруг себя.

Материал защищает обработанную поверхность от ультрафиолета, а значит, не дает краскам выгорать на солнце. Вещество является и антистатиком. Он мешает наэлектризованным частицам пыли прилипать к поверхности.

№ 79. Аэрогель – легкий, как перышко!

Слово «аэрогель» образовано от «aer» (воздух) и «gelatus» (замороженный). Вещество нередко называют «замороженным дымом». Первые углеродные образцы аэрогеля вещества были получены в 1990-е годы.

Изобрел уникальное вещество американский химик Стивен Кистлер из Тихоокеанского колледжа в Калифорнии. Ученый заменял влагу в геле на метанол. После он нагревал гель под давлением до 240 °C – критической температуры метанола. Метанол выходил, а гель высыхал, практически не теряя объем. В 1931 году Кистлер опубликовал результаты открытия в научном журнале.

Плотность аэрогеля крайне низкая, всего в 1,5 раза больше плотности воздуха. Хотя аэрогель на 99,8 % состоит из воздуха, материал обладает высочайшей прочностью. Он выдерживает нагрузку, в 2000 раз превышающую собственный вес. Аэрогель очень пористый: около 50 % общего объема – пустые полости. По текстуре он напоминает пенопласт – легкую затвердевшую пену.

Аэрогели используют в строительстве и промышленности как теплоизолирующий и теплоудерживающий материал. Кварцевый аэрогель плавится при 1200 °C. Он выдерживает температуру до 650 °C, а пласт аэрогеля в 2,5 см способен защитить кожу от раскаленной паяльной лампы.

Производство аэрогеля – трудоемкий процесс. Сначала гель полимеризуют несколько суток, получая желеобразную массу. Из нее при помощи спирта полностью удаляется вода. Затем под давлением и при высокой температуре вещество подвергают критической сушке. Благодаря своим уникальным свойствам аэрогель занимает 15 позиций в Книге рекордов Гиннесса.