nanohiukkaset

Magnesiumista kehitettiin huippuluja metalli

Ma, 01/04/2016 - 18:09 Markus Hotakainen
Oikealla uutta metallia

Mitä saadaan, jos magnesiumiin sekoitetaan piikarbidista koostuvia keraamisia nanohiukkasia? Huippulujaa, mutta silti kevyttä metallia. Tai jos tarkkoja ollaan "metallinanokomposiittia".

"Nanopartikkeleiden on arveltu parantavan erityisesti magnesiumin kaltaisten keveiden metallien lujuutta vähentämättä niiden plastisuutta. Aikaisemmin ei kuitenkaan ole onnistuttu saamaan keraamisia nanohiukkasia jakautumaan tasaisesti sulassa metallissa", toteaa tutkimusta johtanut Xiaochun Li.

Pienillä nanohiukkasilla on taipumus kasautua kokkareiksi, mutta UCLA:n (University of California, Los Angeles) tutkijat kehittivät kineettiseen energiaan perustuvan menetelmän, joka saa ne kasautumisen sijasta levittäytymään sulaan metalliin.

Valmistusmenetelmää voidaan soveltaa muihinkin metalleihin ja ennen kaikkea myös suuremmassa mittakaavassa. Se on oleellista, jos tutkimustuloksia halutaan hyödyntää teollisuudessa.

Rakennemetallit ovat metalleja, joiden tarkoitus on kantaa rakenteeseen kohdistuva kuormitus. Magnesium, jonka tiheys on kaksi kolmasosaa alumiinin tiheydestä, on rakennemetalleista kevein.

Piikarbidi on puolestaan huippuluja keraaminen aine, jota käytetään teollisuudessa esimerkiksi erilaisissa leikkuuterissä. 

Kun tutkijat sekoittivat suuren määrän alle 100 nanometrin läpimittaisia piikarbidihiukkasia magnesiumiin, sen lujuus, jäykkyys, plastisuus ja lämmönkestävyys paranivat huomattavasti.

Kuvassa vasemmalla on puhdasta magnesiumia, oikealla uudenlaista metallia, jossa magnesiumin joukossa on piikarbidihiukkasia. Siinä on magnesiumia 86 prosenttia ja piikarbidia 14 prosenttia. 

Uutta metallia voitaisiin ominaisuuksiensa puolesta käyttää niin autoissa, lentokoneissa ja avaruusaluksissa kuin mobiililaitteissa ja lääketieteellisissä kojeissa.

Tutkimuksesta kerrottiin UCLA:n uutissivuilla ja se on julkaistu Nature-tiedelehdessä (maksullinen).

Kuva: UCLA Scifacturing Laboratory

Hälytys lakritsihyllyssä

Ti, 01/27/2015 - 18:34 Jari Mäkinen

Se, että lakritsi nostaa verenpainetta, ei liene yllätys. Mutta se, että ihanan lakun sisältämät nanohiukkaset voivat olla haitallisia, voi olla pieni yllätys.

Tai sitten ei sekään: kasviraaka-aineista hiiltämällä valmistettava lääkehiili, eli E153, sisältää nanohiukkasia samaan tapaan kuin muukin hiili, mitä käytetään esimerkiksi hiilikuituteollisuudessa raaka-aineina. Hiilikuiterakenteiden osamateriaalina käytettävät nanohiukkaset ovat tärkeä ja paljon lupauksia sisältävä materiaaliryhmä, jonka käyttöä tutkitaan laajalti ympäri maailman.

Samoin tutkitaan nanohiukkasten terveysvaikutuksia. Tanskan yleisradioyhtiö DR kertookin tänään lähetettävässä ohjelmassaan ja nettisivuillaan julkaistussa artikkelissa tutkimuksesta, jonka mukaan lääkehiili olisi erityisen haitallista terveydelle.

Kyseessä on Kööpenhaminan yliopiston tutkimus, missä selvitettiin nanohiukkasten vaikutusta elimistöömme. Se väittää syödyn nanohiukkasia sisältävän aineen (kuten hiilen) olevan haitallisempaa kuin hengitetyn.

“Tekemämme eläinkokeet viittaavat siihen, että nanohiukkaset voivat vahingoittaa maksaa, keuhkoja ja verenkiertoelimistöä”, toteaa yliopiston kansanterveystieteellisen instituutin professori Steffen Loft DR:n jutussa.

Nähtävästi kuitenkin keuhkomme ovat sopeutuneet paremmin erilaisten pienhiukkasten torjumiseen kuin esimerkiksi vatsa. Siten sisäisesti nautitut nanohiukkaset ovat vaarallisempia.

"Nykyisin elintarvikelisäaineiden vaikutuksia tutkittaessa otetaan huomioon lähinnä se, miten ne liukenevät ja leviävät elimistössä", jatkaa Loft. "Nanohiukkasten kemiallinen rakenne on kuitenkin sellainen, että ne eivät liukene. Ne ovat pienenpieniä hiukkasia, joiden vaikutuksia elimistöön eivät nykyiset testausmenetelmät kykene osoittamaan".

Tutkimuksen lopullisten tulosten pitäisi valmistua vuoden kuluessa.

Lakritsi tulilinjalla

DR poimii esiin eräänä nanohiukkasia sisältävänä tuotteena lakritsin, mihin lisätään hiiltä sen vuoksi, että siitä saataisiin täyteläisen mustaa.

Ohjelmassa haastateltu Pandan tuotekehittäjä Paula Virtanen toteaa, että hiili voitaisiin hyvin jättää pois, mutta silloin tuloksena olisi ruskeaa lakua, ja kuluttajat saattaisivat pitää sitä omituisena. Maku olisi kuitenkin täsmälleen sama.

“Jos osoittautuu, että lääkehiili on haitallista keholle, se voidaan jättää pois”, toteaa Virtanen. “Sitä lisätään vain värin vuoksi.”

Tällä hetkellä Elintarviketurvallisuusvirasto Eviran lisäaineopas ei anna lääkehiilelle mitään käyttörajoituksia. Sitä saa käyttää vapaasti mm. juomiin, jälkiruokiin, jäätelöön, makeisiin ja kahvileipiin. 

Lakritsin jälkeen riskilistalle joutunevat monet tulella kypsennettävät tai hiillostamisen tuotteina syntyvät herkut, kuten juuri sopivasti nuotiolla kärvennetty makkara tai loimulohi. 

Erinomainen kooste DR:n ohjelmassa kerrotusta tutkimuksesta on videnskab.dk -sivustolla.