Fysikere ved Universitetet i Oslo skal n? lede? et sv?rt europeisk forskningsprosjekt, NanoHeal, til 40 millioner kroner som skal unders?ke og beregne hvordan sandkorn og mineralkorn reagerer sammen p? nanoniv?. Det oppst?r helt spesielle krefter n?r kornene ligger s? tett som én til ti nanometer fra hverandre. En nanometer er en milliontedels millimeter. Da er vi nede p? molekylniv?.
– Organiske stoffer (som betyr at de inneholder karbon) kan p?virke hvordan mineralkorn reagerer og binder seg sammen. Vi vil unders?ke hvordan kreftene oppst?r mellom kornene og hvordan de sveises sammen og detter fra hverandre som korn i sandslott. Da m? vi ha en grunnleggende forst?else i nanoskala. M?let v?rt er ? lage naturlige materi-aler som heler seg selv, forteller lederen av NanoHeal, professor Dag Dysthe p? Fysisk institutt ved Universitetet i Oslo. Med seg har han universiteter fra fem land, samt akt?rer fra sement- og oljeindustrien.
Den nye kunnskapen deres kan f?re til tre store ting: Milj?vennlig sement uten CO2-utslipp, sem-ent som hjelper ?delagte bein ? reparere seg selv, og et stoff som kan hindre forvitring av b?de kirkebygg og skulpturer.
Sement uten drivgassutslipp
La oss starte med sementen.
Dagens sementproduksjon st?r for fem prosent av verdens CO2-utslipp. For ? lage sement m? kalkstein, som er en viktig bestanddel i sement, varmes opp til 1500 grader. En uheldig konsekvens er at oppvarmingen i seg selv krever mye energi. Under den kjemiske prosessen slipper kalksteinen dessuten ut enorme mengder CO2.
– Vi ?nsker n? ? fremstille sement p? en mer milj?vennlig m?te, forteller Dag Dysthe.
En mulighet er ? bruke magnesiumholdige mat-erialer. Slike bergarter trenger ikke ? varmes opp like mye. Da brukes mindre energi. Dessuten slipper bergartene ikke ut ett eneste gram CO2 under produksjonen av sement. Det eneste aberet er at disse bergartene ikke er like jevnt fordelt p? jorda som kalkstein.
En av de mange inspirasjonskildene til Dag Dysthe er fra det geologiske feltet Feragen et par mil ?st for R?ros. For noen ?r siden oppdaget professor i geologi H?kon Austrheim naturlig betong rett utenfor gruvegangene p? Feragen, og for dem som ikke kjenner forskjellen p? sement og betong: Sementen binder sammen stein og grus. Da f?r man betong. Sement er alts? bindemiddelet i betong.
– Austrheim fant til og med betong i myren. Betongklumpene vokste helt naturlig.
Sp?rsm?let er naturlig nok hvordan betongen ble dannet.
– Det ser ut til at betongen ble dannet av kvarts fra morenemassen satt sammen av magnesium-holdige mineraler som var blitt vasket ut fra gruvegangen. Disse mineralene har fungert helt naturlig som sement.
Selvlegende stoffer
Forskerne ?nsker n? ? forst? n?rmere hva som skjer n?r partikler limes sammen p? nanoniv?. Denne kunnskapen er ikke viktig bare for sementindustrien. De ?nsker ogs? ? bruke den nye kunnskapen til ? forst? hvorfor det er s? mange skader p? kirker og monumentale bygninger i Europa.
– Vi lurer p? hvorfor det av og til faller biter fra Nidarosdomen og hvorfor det oppst?r sprekker i kleberstein og kalksteinsmonumenter.
I utgangspunktet er det ikke mye plass i en sprekk, men hvis det kommer salt fra sj?sprut, kan det hende at en liten nanobit salt f?r plass i et hulrom. N?r nanobiten reagerer med mineralet og sprenger p?, dytter den bort alle kornene rundt seg.
– Da begynner det ? oppst? sprekker, og det er nettopp dette vi skal unders?ke i nanoskala. Vi vil studere hvorfor kornet vokser én bestemt vei – og hva som skal til for ? endre oppf?rselen slik at sprekkene i stedet klistrer seg sammen og sementerer seg. Hvis vi kan forst? denne grunnleggende mekanismen, kan vi, eller andre i fremtiden, bruke dette til ? lage selvlegende stoffer som kan helles p? en statue, slik at den blir sterkere og ikke lar seg sprenge av saltet.
Avanserte simuleringer
Forskerne har tilgang til spesiallagde instrumenter der de kan studere hvordan kreftene mellom mineralkornene endrer seg i nanoskala. S? m? de tolke resultatene med en rekke teoretiske beregninger.
– Sprekker er mye mer kompliserte enn du kan tenke deg. Vi m? derfor studere sprekker p? ulike skalaer for ? forst? alle de fenomenene som m? til for at en sprekk skal vokse.
Eksperimenter er ikke nok. De m? ogs? simulere p? datamaskinen hva som skjer p? kvanteniv? og molekylniv?.
– F?rst da kan vi forst? hvorfor og hvor godt stoffer henger sammen, forteller Dag Dysthe.
Selvhelende bein
澳门葡京手机版app下载en deres kan forh?pentligvis ogs? brukes til ? lage bedre sement for reparasjon av bein i kroppen v?r. Kroppens egne celler m? trives p? overflaten av sementen, og beinet m? bygges av kroppens egne celler, mens sementen l?ses opp.
– Vi h?per denne sementen kan brukes hvis et brudd ikke gror p? vanlig m?te. Vi h?per ogs? at den nye innsikten v?r kan brukes til ? lage bedre sement til ? tette oljebr?nner, noe som blir stadig viktigere i ?rene som kommer, n?r vi skal stenge en rekke oljebr?nner i Nordsj?en, avslutter Dag Dysthe.
?