Sähköä muoviin

Monipuolinen tuulitunneli

Tekosuoli sulattaa

Turhat tärinät pois

Saviruukuista "jääkaappi"

Luovuta arkijärkesi!

TEKSTI:Risto Varteva


Sisältö jatkuu mainoksen alla

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Muovit eivät ole kuparin veroisia johteita, mutta niillä on omat
lupaavat sovelluksensa. Arkielämän valloituksen sähköä johtavat
muovit aloittanevat litteinä tv-ruutuina ja itsestään tummuvina älyikkunoina.

Julkaistu Tiede-lehdessä

8/2000






Näkymät

• Hehkulamppujen ja loistelamppujen tilal-le tai niitä täydentämään saadaan valai-sevia muovipintoja, jotka antavat tasai-sen valaistuksen.

• Tapetin värisävyä ja kuviointia voi oh-jata mielialan mukaan kaukosäätimellä.

• Älyikkunat tummuvat nappia painamalla.

• Sähköä johtava pölyriepu poistaa pyy-hittäviltä pinnoilta sähkövaraukset, joten pöly ei tartu pintaan yhtä helposti kuin ennen.

• Kokonaan muovista tehdyt keveät paristot ja kätevästi asennettavat aurin-kopaneelit kesämökille.

• Matkapuhelimeen saadaan lisää toimin-toja ja puhelin kevenee entisestään, kun nykyiset transistorit korvataan muovi-elektroniikalla - jos matkapuhelimia vielä vuoden 2020 tienoilla käytetään.

• Sähköä johtavat pakkausmateriaalit ja suojavaatteet estävät haitallisen kipinöin-nin, koska hankaussähkö johtuu turval-lisesti pois.


Monet hyvät keksinnöt ovat syntyneet - tai ainakin niiden kerrotaan syntyneen - vahingossa. Sama pätee sähköä johtaviin muoveihin.

1970-luvun alussa japanilainen kemisti Hideki Shirakawa oli tutkimassa erästä muovireaktiota, kun yksi hänen oppilaistaan lorautti vahingossa tuhatkertaisen määrän katalysaattoria reaktioastiaan. Astian sisäseinään syntyi hopeankiiltävä kerros. Kiilto viittasi hyvään sähkönjohtavuuteen, ja niin oli sähköä johtava muovi löydetty.

Vaikka tarina olisi tosi, ei pelkkä sattuma ohjaa tutkimusta. Tarvitaan myös valpas tutkija tarttumaan sattuman tarjoamaan materiaaliin. Shirakawa tarttui - ja jakaa tänä vuonna Nobelin kemianpalkinnon yhdysvaltalaisten Alan Heegerin ja Alan MacDiarmidin kanssa sähköä johtavien muovien keksimisestä.

Sähkö pomppii molekyylissä

Tavallisessa muovissa sähköä kuljettavat elektronit ovat sitoutuneet muovimolekyyleihin niin lujasti, ettei vahvakaan sähkökenttä jaksa irrottaa niitä omille teilleen. Tästä syystä muovi on hyvä eriste. Metalleissa tilanne on toinen: niissä atomit eivät muodosta molekyylejä, jolloin atomien uloimmat elektronit ovat kuin eräänlaisia joutomiehiä, jotka ehtivät hyvin kuljettamaan sähköä muun tekemisen puutteessa.

Muoviin pitää siis saada metallin tapaan vapaasti liikkuvia sähkövarauksen kuljettajia. Se on kuitenkin tehtävä rikkomatta muovin pitkiä molekyylejä. Jos ne pätkitään, muovi ei enää ole muovia.

Mikä tahansa muovi ei ala johtaa sähköä, vaan molekyylissä täytyy olla hiiliatomien välisiä yksöis- ja kaksoissidoksia vuoron perään. Lisäksi tarvitaan jokin seosaine, joka auttaa sähkövarauksia liikkumaan.

Muovin rakenne tarjoaa paljon mahdollisuuksia. Koska sähkö kulkee muovissa molekyyliketjujen suuntaisesti, muovikalvo voi johtaa sähköä eri suuntiin eri tavalla. Samoin seosaineita vaihtelemalla voidaan säädellä sitä, miten hyvin sähkö kulkee.

Tavallisessa arkielämässä ensimmäinen suuri muutos on ehkä niin litteä ja kevyt television kuvaruutu, että sen voi ripustaa seinälle pois jaloista.

  että se tummenee aina, kun aurinko paistaa sisään liian kirkkaasti.

Valmistetaan jo Suomessakin

Sähköä johtavaa muovia valmistetaan Suomessakin, sillä Neste alkoi tutkia sitä jo 1982. Tästä hankkeesta syntyi myöhemmin Panipol-yhtiö, joka valmistaa Porvoossa sähköä johtavaa muovia joitakin tuhansia kiloja vuodessa.

- Asiakkaat ostavat meiltä pelkän muovin, josta sitten valmistavat omia tuotteitaan, yhtiön varatoimitusjohtaja Jukka Perento kertoo.

Näitä tuotteita ovat muun muassa erilaiset pakkausmateriaalit ja suojavaatteet.

- Sähkönjohtavuus estää hankaussähköstä johtuvan kipinöinnin, joka varsinkin elektroniikkateollisuudessa voi olla tuhoisaa. Myös paperin valmistuksessa on vaiheita, joissa staattisista sähkökipinöistä on haittaa. Sielläkin sähköä johtavalle muoville on käyttöä.

Panipol on toiminut vasta pari vuotta. Perento uskoo, että jos hyvin käy, yhtiön tuotanto voi muutamassa vuodessa kasvaa miljooniin kiloihin.

Monipuolinen tuulitunneli

- Varsinkin maanpinnan lähellä, kaupunkien kaduilla ja rakennusten sisällä ilmavirtaukset ovat sen verran epäsäännöllisiä, ettei niitä voi jäljitellä tavallisessa tuulitunnelissa.

Siksi Silsoen tutkimuskeskus rakensi Bedfordshireen Lontoon lähelle tuulitunnelin, jossa on 56 potkuria. Jokaista potkuria voidaan ohjata erikseen, niin että ilman virtaus saadaan vastaamaan todellista tilannetta, uutisoi London Press Service.

Tuulitunnelin pituus on 20 metriä. Potkurien täyttämä päätyseinä on 5 x 6 metriä.

Tekosuoli sulattaa

- Elintarviketutkijoiden ei tarvitse syöttää kaikkea eläimille tai ihmisille, vaan monia suoliston toimia osataan jo jäljitellä. Kuvan tekosuoli on brittiläisestä Readingin yliopistosta. Siinä tutkitaan suoliston terveyttä edistäviä bakteereita, selvitetään eri ruoka-aineiden vaikutusta tautibakteerien viihtymiseen ja testataan geeniruoan turvallisuutta.

Tällaisia suolistomalleja ei saa kaupasta, vaan laboratoriot rakentavat ne itse, ja mutkikkaimmat voivat maksaa miljoonia.

Suomessa VTT Biotekniikan tutkijat ovat kehittäneet kaksi suoliston osien mallia. Toisessa tutkitaan muun muassa, miten entsyymit pilkkovat ruoka-aineita mahalaukussa ja pohjukaissuolessa. Toinen jäljittelee paksusuolta, ja siinä tutkitaan, mitä suolistobakteerit tekevät esimerkiksi ravintokuiduille.

Turhat tärinät pois

Turha kiikaria tai kaukoputkea on kannatella tärisevien käsien varassa, jos putken saa kätevästi olalle. Uusia elämyksiä lupaa Evolution-kaukoputken englantilainen kehittäjä Peter Wise, joka myy kaukoputkiaan noin 10 000 markan hintaan.

Tällä hinnalla tosin voisi ostaa kiikareita koko suvulle, mutta peilikaukoputkena toimivan Evolutionin suorituskyky kyllä ylittää tavallisen kiikarin. Sen pääpeilin läpimitta on 120 milliä, eli se kerää valoa enemmän kuin kiikari, jonka linssin läpimitta on yleensä 40-70 milliä, kertoo uutistoimisto London Press Service.

Kun Evolutioniin ruuvataan kamera, putki toimii polttoväliltään 800 millin objektiivina, jonka valovoima on f:7. Kapine painaa vajaat kaksi kiloa.

Saviruukuista "jääkaappi"

  "jääkaapin", jossa voidaan köyhissä tropiikin maissa säilyttää esimerkiksi myytäviä hedelmiä.

Kahden sisäkkäisen saviruukun väli täytetään kostealla hiekalla, ja ruukkujen suu peitetään kostealla kankaalla. Kokeiden mukaan kylmiö lisää esimerkiksi kesäkurpitsojen säilymisajan kolmesta päivästä miltei kuukauteen.

Innovaatio voitti Rolexin keksintöpalkinnon, kertoo New Scientist.

Luovuta arkijärkesi!

- Oletko kyllästynyt tyhmiin tietokoneisiin? Nyt voit auttaa viisastamaan niitä. Kanadalainen tietotekniikan tutkija Chris McKinstry kerää nettiosoitteessa www.mindpixel.com ihmisten yleistä kokemustietoa, joka avittaisi tietokonetta ymmärtämään ihmisen ajattelua.

Tällaista tietoa on niin paljon, että sen kerääminen voi netinkin avulla viedä kymmenen vuotta, McKinstry arvelee New Scientist -lehdessä.

Syntyikö tutkimuksesi tuloksena innovatio, joka on jo matkalla kaupalliseksi tuotteeksi?


Kerro meille keksinnöstäsi:


tiede@sanomamagazines.fi

Sisältö jatkuu mainoksen alla