Προηγμένα υλικά και νανοϋλικά: Ευκαιρίες και κίνδυνοι

Disclaimer: Απαγορεύεται η αναδημοσίευση, αναπαραγωγή, ολική, μερική ή περιληπτική ή κατά παράφραση ή διασκευή ή απόδοση του περιεχομένου του παρόντος διαδικτυακού τόπου με οποιονδήποτε τρόπο, χωρίς αναφορά στο RAWMATHUB.GR (με ενεργό link) ή χωρίς την προηγούμενη γραπτή άδεια του RAWMATHUB.GR. 

Οι άνθρωποι διαχρονικά έχουν την ικανότητα να παίρνουν υλικά και να τα κάνουν χρήσιμα. Οι πρόγονοι μας, για παράδειγμα, ήταν πολύ καλοί στη χρήση υλικών όπως πέτρα, πηλό και σίδηρο και στην κατασκευή εργαλείων και άλλων χρηστικών αντικειμένων.

Αυτή η ικανότητα να σχεδιάζουμε και να κατασκευάζουμε προϊόντα από τα βασικά υλικά γύρω μας, είναι αυτό που έδωσε τη δυνατότητα στον ανθρώπινο πολιτισμό να εξελιχθεί και να προσθέσει αξία στα υλικά που εξορύσσουμε, αναπτύσσουμε ή με άλλο τρόπο συλλέγουμε. Ωστόσο, μέχρι πρόσφατα, ο τρόπος με τον οποίο χρησιμοποιούσαμε αυτά τα υλικά, περιοριζόταν από το τι μπορούσαμε να δούμε με τα μάτια μας και τι μπορούσαμε να αγγίξουμε με τα χέρια μας. Μετά ανακαλύψαμε την ατομική δομή των υλικών και όλα άλλαξαν.

Κατά τη διάρκεια μερικών δεκαετιών, στις αρχές του 20ου αιώνα, οι επιστήμονες και οι μηχανικοί έφτασαν από το να είναι περιορισμένοι από το τι μπορούσαν να δουν και να αγγίξουν, στο να μπορούν να πειραματιστούν με τα βασικά δομικά στοιχεία όλων των υλικών. Ήταν ένα κομβικό σημείο στην ανθρώπινη ανάπτυξη και ένα σημείο που μόλις αρχίζουμε να συνειδητοποιούμε την πλήρη σημασία του.

Τι σημαίνει όμως αυτό για τα προηγμένα υλικά; Η ατομική επανάσταση άνοιξε την πόρτα σε μια νέα εποχή της μηχανικής υλικών και προηγμένων υλικών, ειδικά σχεδιασμένων για ειδικές εφαρμογές.

Η ικανότητα του ανθρώπου να σχεδιάζει και να τροποποιεί τα υλικά γύρω του, είναι ο βασικός παράγοντας της προόδου, παρόλο που για χιλιετίες, οι άνθρωποι ήταν περιορισμένοι στο πώς έκαναν χρήση αυτών των υλικών από το τι μπορούσαν να δουν με τα μάτια και τι μπορούσαν να αγγίξουν με τα χέρια τους.

Όλα αυτά άλλαξαν όταν ανακαλύψαμε τα άτομα και και αρχίσαμε να εξερευνούμε τρόπους για να επηρεάζουμε τη δομή τους και, συνεπαγόμενα, να αλλάζουμε τις ιδιότητες των υλικών. Στις αρχές του 20ου αιώνα, οι επιστήμονες επιβεβαίωσαν ότι τα πάντα γύρω μας αποτελούνται από άτομα, κάτι που θεωρούμε δεδομένο τώρα, αλλά δεν ήταν τόσο προφανές πριν από εκατό χρόνια. Οι ερευνητές ανέπτυξαν γρήγορα όργανα που τους επέτρεψαν να δουν πώς αυτά τα άτομα ενώνονται για να δημιουργήσουν υλικά και να κατανοήσουν ότι οι ιδιότητες ενός υλικού δεν εξαρτώνται μόνο από τα άτομα που το απαρτίζουν, αλλά και από το πώς αυτά είναι διατεταγμένα. Στη συνέχεια ανακάλυψαν πώς να δημιουργήσουν νέα υλικά, τοποθετώντας άτομα μαζί με διαφορετικούς τρόπους. Και ο κόσμος άλλαξε.

Φυσικά, όλα αυτά δεν έγιναν από τη μια μέρα στην άλλη. Οι πρώτες ανακαλύψεις έγιναν στις αρχές της δεκαετίας του 1900, όταν τεχνικές όπως η περίθλαση ακτίνων Χ και η ηλεκτρονική μικροσκοπία, επέτρεψαν στους επιστήμονες να «δουν» για πρώτη φορά πώς τα άτομα σχηματίζουν υλικά, και να κατανοήσουν ότι οι ιδιότητες των υλικών σε μακροσκοπική κλίμακα, εξαρτώνται από το πώς τα άτομα είναι διατεταγμένα σε μικροσκοπικό επίπεδο.

Οι επιστήμονες δεν εξερευνούσαν μόνο πράγματα όπως μέταλλα και άλλα ανόργανα υλικά, αλλά χρησιμοποίησαν τις ίδιες τεχνικές για να μάθουν πώς κατασκευάζονταν τα οργανικά υλικά και πώς λειτουργούσαν. Έφτασαν μέχρι το DNA και τις πρωτεΐνες που βρίσκονται στον πυρήνα όλων των έμβιων οργανισμών. Μόλις κατανόησαν τους ατομικούς κανόνες κατασκευής υλικών, άρχισαν να σχεδιάζουν νέα υλικά. Χρησιμοποιώντας νέες τεχνικές σύνθεσης και κατασκευής, άρχισαν να φτιάχνουν χημικές ουσίες βάσει αναγκών. Και γρήγορα προχώρησαν σε πιο πολύπλοκα υλικά, κυρίως υλικά που ήταν ισχυρότερα και ελαφρύτερα, που διοχέτευαν καλύτερα τον ηλεκτρισμό και τη θερμότητα, που μετέδιδαν ή εμπόδιζαν το φως και άλλες μορφές ακτινοβολίας πιο αποτελεσματικά και γενικότερα υλικά για εφαρμογές που έως τότε θεωρούνταν αδύνατες. Και αυτό το πέτυχαν «χειραγωγώντας» τη δομή αυτών των υλικών σε απίστευτα μικρή κλίμακα.

Αλλά οι ερευνητές εξακολουθούσαν να περιορίζονται από τις τεχνικές με τις οποίες μπορούσαν να κατασκευάσουν υλικά σε μικροσκοπικό επίπεδο. Ήξεραν ότι μόνο αν μπορούσαν να διαχειριστούν τα ίδια τα άτομα, θα μπορούσαν να κάνουν πράγματα που η φύση δεν μπορούσε. Πριν από πενήντα χρόνια, δεν είχαν τα εργαλεία και την ικανότητα να το κάνουν αυτό. Αλλά τώρα μπορούν και αυτό έχει δώσει τη δυνατότητα στη δημιουργία προηγμένων υλικών. Υλικά που έχουν σχεδιαστεί και κατασκευαστεί σκόπιμα από το ατομικό επίπεδο και προς τα πάνω. Και σχεδιάστηκαν για να κάνουν πράγματα που ήταν στο πλαίσιο της επιστημονικής φαντασίας μέχρι πριν από λίγα χρόνια.

Τα τελευταία 100 χρόνια έχουμε ανακαλύψει πώς η διάταξη των ατόμων στα υλικά επηρεάζει τον τρόπο συμπεριφοράς αυτών των υλικών. Και έχουμε αρχίσει να χρησιμοποιούμε αυτήν την κατανόηση για να σχεδιάζουμε και να δημιουργούμε νέα υλικά που δεν υπήρχαν ποτέ πριν.

Αυτός ο συνδυασμός νέας γνώσης, εργαλείων και τεχνικών για τον χειρισμό της ύλης, δίνει τη δυνατότητα σε επιστήμονες και μηχανικούς να δημιουργήσουν προϊόντα που ήταν αδιανόητα μόλις πριν από λίγα χρόνια. Ομολογουμένως, εξακολουθούμε να μαθαίνουμε πώς να χρησιμοποιούμε αυτά τα εργαλεία και οι γνώσεις μας είναι μάλλον αποσπασματικές σε ορισμένους τομείς. Αλλά ήδη οι ερευνητές τα χρησιμοποιούν για να δημιουργήσουν μια απίστευτη σειρά υλικών που ξεπερνούν τα όρια του δυνατού, όπως για παράδειγμα:

• υλικά που είναι ελαφρύτερα, ισχυρότερα και πιο σκληρά από ποτέ
• υλικά που απορροφούν το φως με ασυνήθιστους τρόπους
• υλικά που μετατρέπουν το ηλιακό φως, τη θερμότητα και την κίνηση σε ηλεκτρισμό και άλλες μορφές ενέργειας
• υλικά που βοηθούν να φτάνουν τα φάρμακα στο σημείο που πρέπει να βρίσκονται στο σώμα και να αποτρέπουν ασθένειες
• υλικά που διατηρούν φρέσκα τα τρόφιμα και τις θρεπτικές τους ιδιότητες
• υλικά που βοηθούν τις χημικές αντιδράσεις να είναι ταχύτερες, μιμούνται και βελτιώνουν τη βιολογία, ενώ επιτρέπουν στα κύτταρα, τους ιούς και τους μικροοργανισμούς να λειτουργούν διαφορετικά
• υλικά που επιτρέπουν ταχύτερους και ισχυρότερους υπολογιστές ή ακόμη και υπολογιστές όπως οι κβαντικοί υπολογιστές.

Καθώς αυξάνεται η γνώση, θα δούμε όλο και πιο εξελιγμένα υλικά να αναπτύσσονται. Όπως τα υλικά που προσαρμόζονται στο περιβάλλον τους και αλλάζουν τη συμπεριφορά τους ανάλογα ή υβριδικά υλικά που συνδυάζουν διαφορετικά προηγμένα υλικά για να παραχθούν ακόμα πιο προηγμένα υλικά. Τώρα που έχουμε τα κλειδιά για τα δομικά στοιχεία των πάντων, στην πραγματικότητα περιοριζόμαστε μόνο από τους νόμους της φυσικής και τη φαντασία μας. Χωρίς αμφιβολία, κοιτάμε σε ένα συναρπαστικό τεχνολογικά μέλλον.

Τα προηγμένα υλικά έχουν σχεδιαστεί για να συμπεριφέρονται διαφορετικά από τα συμβατικά υλικά και είναι λογικό να υποθέτουμε ότι αυτή η διαφορετική συμπεριφορά θα μπορούσε να οδηγήσει σε κινδύνους. Το ζήτημα της ασφάλειας οδήγησε σε έρευνα αξίας εκατομμυρίων δολαρίων για την ασφάλεια μιας συγκεκριμένης ομάδας με προηγμένα υλικά την τελευταία δεκαετία: τα μηχανικώς κατασκευασμένα νανοϋλικά. Και για καλό λόγο.

Το σώμα μας έχει εξελιχθεί κατά τη διάρκεια χιλιετιών για να διαχειρίζεται τα φυσικά υλικά που έχουν εξελιχθεί παράλληλα με εμάς. Και ακόμα και σε αυτά τα υλικά, τα σώματα μας δεν μπορούν να ανταποκριθούν πάντα τέλεια. Πώς αναμένεται λοιπόν να αντιμετωπίσουν κάτι που δεν έχει υπάρξει ποτέ πριν στην ιστορία της ανθρωπότητας; Όπως, για παράδειγμα, νανοσωματίδια χρυσού ή ασημιού που έχουν κατασκευαστεί όχι από τη φύση, αλλά από τον άνθρωπο; Ή άλλες ουσίες; Και τι συμβαίνει όταν κάτι που έχει σχεδιαστεί, ας πούμε, για να επιταχύνει τις χημικές αντιδράσεις ή να είναι μέρος ενός εξαιρετικά ισχυρού υλικού. ή για να μετατρέψει μια μορφή ενέργειας σε άλλη, μπαίνει στο σώμα μας; Αυτές οι μοναδικές και ασυνήθιστες ιδιότητες οδηγούν επίσης σε μοναδικούς και ασυνήθιστους κινδύνους.

Εάν τα προηγμένα υλικά πρόκειται να είναι τόσο χρήσιμα όσο πιστεύουμε ότι θα μπορούσαν να είναι, το τελευταίο πράγμα που χρειαζόμαστε είναι ένα θαυματουργό υλικό που καταλήγει να προκαλεί ασθένειες ή να βλάπτει το περιβάλλον. Δε θα είναι καλό για τους ανθρώπους που επηρεάζει και σίγουρα δε θα είναι καλό για τις επιχειρήσεις. Αλλά πώς ξέρουμε τι κάνει ένα υλικό εκ των προτέρων δυνητικά επικίνδυνο και πώς μπορούν να αποφευχθούν μελλοντικοί κίνδυνοι;

Η διερεύνηση των πιθανών τρόπων με τους οποίους νέα υλικά μπορούν να προκαλέσουν βλάβη είναι σημαντική. Εάν θέλετε να κερδίσετε χρήματα από προηγμένα υλικά και τα προϊόντα στα οποία χρησιμοποιούνται, το να βλάπτετε την πελατεία σας κατά τη διαδικασία, δεν είναι καλή επιχειρηματική στρατηγική. Αλλά αν έχετε ένα ολοκαίνουργιο υλικό που δε χρησιμοποιήθηκε ποτέ, πώς ξέρετε τι μπορεί να κάνει που πιθανότατα δεν θέλετε; Μια προσέγγιση είναι να υποθέσουμε το χειρότερο. 

Ευτυχώς, η σταθερή αντίληψη της επιστημονικής πραγματικότητας, η προηγούμενη εμπειρία και κάποια τεχνογνωσία ανάλυσης κινδύνου, βοηθούν πολύ στην πρόβλεψη των πιθανών τρόπων με τους οποίους ένα νέο υλικό μπορεί να είναι επιβλαβές και πώς μπορεί να αποφευχθεί αυτή η βλάβη. Το πρώτο πράγμα που πρέπει να ρωτήσετε εάν σας ενδιαφέρει ο κίνδυνος για την υγεία είναι «μπορεί αυτό το νέο θαυμαστό υλικό να μπει στο σώμα σας;» Οι προφανείς τρόποι με τους οποίους ένα υλικό μπορεί να εισέλθει στο σώμα σας είναι μέσω του στόματος, ή μέσω της μύτης ή να απορροφηθεί από το δέρμα. Εάν υπάρχει τρόπος να εισέλθει, πρέπει να εξετάσουμε τη ζημιά που θα μπορούσε να προκληθεί από το υλικό ως αποτέλεσμα. Αλλά αν δεν υπάρχει τρόπος εισόδου, υπάρχει μικρή πιθανότητα να συμβεί βλάβη. 

Για παράδειγμα, ένας μόνο νανοσωλήνας άνθρακα θα μπορούσε να εισπνευστεί ή να καταποθεί και να εισέλθει στο σώμα σας με αυτόν τον τρόπο. Αλλά αν τον εσνωματώσετε σε ένα smartphone, πιθανότατα θα παραμείνει στο τηλέφωνο και δεν θα σας εισέλθει στο σώμα σας. Τι γίνεται όμως αν το προηγμένο υλικό μπει στο σώμα σας; Για χιλιετίες, έχουμε ζήσει ως άνθρωποι σε αρκετά αντίξοα περιβάλλοντα. Και ως αποτέλεσμα το σώμα μας έχει εξελιχθεί για να χειρίζεται πράγματα που θα μπορούσαν να είναι επιβλαβή. Είναι μέρος της διαδικασίας της εξέλιξης των ειδών.

Πολλά προηγμένα υλικά, το σώμα μας θα τα επεξεργαστεί και θα τα εξαλείψει εξίσου αποτελεσματικά με άλλα υλικά. Ακριβώς επειδή πιστεύουμε ότι είναι ιδιαίτερα, δε σημαίνει ότι το σώμα μας πιστεύει το ίδιο. Υπάρχουν όμως κάποια προειδοποιητικά σημάδια που έχουμε μάθει να προσέχουμε για υλικά που το σώμα μας δε χειρίζεται τόσο καλά. Τα σωματίδια που εισέρχονται μέσα μας και δε διαλύονται ή αποικοδομούνται εύκολα, ίσως είναι επικίνδυνα. Το ίδιο και τα σωματίδια που είναι μακριά και λεπτά σαν ίνες. Ή έχουν ιδιαίτερη κρυσταλλική δομή. Ή είναι αρκετά μικρά ώστε να εισέλθουν σε σημεία που δεν θα έπρεπε. Ή υλικά που απελευθερώνουν γνωστές τοξικές χημικές ουσίες. Όλα αυτά είναι χαρακτηριστικά που χρήζουν προσοχής, εφόσον υπάρχουν σε ένα νέο υλικό που δεν έχει δοκιμαστεί.

Με άλλα λόγια,από την τεράστια γκάμα προηγμένων υλικών που θα μπορούσαμε να χρησιμοποιήσουμε, ορισμένα μπορεί να χρειαστεί να τα διαχειριστούμε με ιδιαίτερη προσοχή. Αλλά μόνο ένας μικρός αριθμός αυτών των υλικών θα έχει τη δυνατότητα να εισχωρήσει στο σώμα μας και να προκαλέσει βλάβη. Από αυτά, μόνο μερικά θα ξεπεράσουν την άμυνα του σώματος και θα προκαλέσουν σοβαρή βλάβη. Και από αυτά, λιγότερα ακόμη θα προκαλέσουν βλάβη με τρόπους που δεν περιμέναμε. Και ένας πολύ μικρός αριθμός υλικών θα οδηγήσει πράγματι σε νέες ασθένειες.

Χρησιμοποιώντας την επιστημονική κατανόηση και τη γνώση των ειδικών, πολλοί από τους πιθανούς κινδύνους που σχετίζονται με προηγμένα υλικά μπορούν να εντοπιστούν και να διαχειριστούν ή να αποφευχθούν εντελώς. Τούτου λεχθέντος, είναι βέβαιο ότι θα υπάρχουν άγνωστες παράμετροι που δεν εμπίπτουν στην υπάρχουσα γνώση και κανείς δεν ήταν σε θέση να σκεφτεί εκ των προτέρων. 

Τα νέα υλικά παρουσιάζουν νέους κινδύνους; Η καινοτομία είναι ένα μεγάλο μέρος των προηγμένων υλικών. Καινοτομία όπως σε κάτι που είναι νέο ή ασυνήθιστο. Εάν μπορείτε να σχεδιάσετε και να κατασκευάσετε ένα υλικό που συμπεριφέρεται διαφορετικά από άλλα υλικά, ανοίγετε την πόρτα για τη βελτίωση των υπαρχόντων προϊόντων και την εφεύρεση νέων. Αν το έχετε κάνει σωστά,θα μπορούσατε να κάνετε μια οικονομική επιτυχία. Αλλά τα νέα υλικά μπορούν επίσης να βοηθήσουν στην εξεύρεση λύσεων σε ορισμένες πραγματικά επίμονες προκλήσεις, όπως η διασφάλιση ότι όλοι έχουν αρκετό φαγητό και νερό και ενέργεια, για παράδειγμα. Το νέο υλικό πρέπει να μη δημιουργεί περισσότερα προβλήματα από όσα λύνει.

Εάν ένα υλικό έχει σχεδιαστεί για να συμπεριφέρεται με ασυνήθιστους τρόπους, ποιος θα πει ότι αυτή η ασυνήθιστη συμπεριφορά δε θα οδηγήσει σε μη συνήθεις βιολογικές επιπτώσεις, που με τη σειρά τους οδηγούν σε ασυνήθιστη βλάβη και ασυνήθιστες ασθένειες; Από την άποψη της ανθρώπινης υγείας, μας ενδιαφέρει ο κίνδυνος. Τι θα μπορούσε να προκαλέσει βλάβη, πως το κανει, πόση βλάβη θα μπορούσε να προκληθεί, και πώς μπορούμε να το μειώσουμε ή να το αποφύγουμε αυτό. Αν ο κίνδυνος αυτός είναι ο ο κίνδυνος που αντιμετωπίζουμε και με προϊόντα που είναι φτιαγμένα από συνήθη υλικά -ένα σφυρί στο δάχτυλο πονάει το ίδιο, άσχετα με το υλικό από το οποίο είναι κατασκευασμένο το σφυρί- τότε δεν πρέπει να δαιμονοποιήσουμε τα προηγμένα υλικά, αν όμως είναι κάτι άλλο, συνήθως αόρατο και άγνωστο, τότε πρέπει να είμαστε προσεκτικοί μέχρι να ανακαλύψουμε πιθανές συνέπειες.

Η εστίαση στην καινοτομία και όχι στον κίνδυνο, μειώνει τη σημασία της πραγματικής βλάβης που θα μπορούσε να προκαλέσει ένα υλικό και παραβλέπει την πραγματικότητα ότι πολλοί κοινοί κίνδυνοι που σχετίζονται με υλικά, πρωτότυπα ή άλλα, παραμένουν εξαιρετικά σημαντικοί και ελάχιστα κατανοητοί. Όταν πρόκειται για νέα υλικά και προηγμένα υλικά γενικότερα, μια πολύ καλύτερη ερώτηση είναι «μπορεί αυτό το υλικό να προκαλέσει δυνητικά βλάβη;», ακολουθούμενη γρήγορα από «υπό ποιες συνθήκες;», «Τι είδους βλάβη;» «πόσο;» και «πώς μπορεί να αποφευχθεί;». Αυτά τα ερωτήματα επικεντρώνονται στον αντίκτυπο και όχι στην καινοτομία και αναγνωρίζουν ότι πολλά νέα υλικά μπορεί στην πραγματικότητα να παρουσιάζουν μάλλον εγκόσμιους κινδύνους, που ωστόσο πρέπει να αντιμετωπιστούν. 

Τελικά οι επιστήμονες είναι σε θέση να δημιουργήσουν προηγμένα υλικά που είναι ασφαλή βάσει σχεδιασμού; Κατ' αρχήν, αν γνωρίζουμε τι κάνει κάτι επιβλαβές, μπορούμε να το σχεδιάσουμε ώστε να είναι λιγότερο επιβλαβές. Το βλέπουμε ήδη με τις συνθετικές χημικές ουσίες, όπου οι επιστήμονες σχεδιάζουν ουσίες που κάνουν αυτό που υποτίθεται ότι κάνουν, αλλά είναι πιο ήπιες με το περιβάλλον και το σώμα μας. Και δεν υπάρχει τίποτα που να μας εμποδίζει να κάνουμε το ίδιο πράγμα με άλλα υλικά.

Επειδή τα προηγμένα υλικά εξαρτώνται από το σχεδιασμό και την κατασκευή ουσιών για να συμπεριφέρονται με συγκεκριμένο τρόπο, είναι ένα σχετικά μικρό βήμα για να συμπεριληφθούν οι παράμετροι ασφάλειας στη διαδικασία σχεδιασμού. Αρκεί να γνωρίζουμε τι κάνει κάτι επιβλαβές και πώς να το μειώσουμε. Αυτή η προσέγγιση της «ασφάλειας βάσει σχεδιασμού» χρησιμοποιείται ήδη σε τομείς όπως η πράσινη νανοτεχνολογία: μια καινοτόμος προσέγγιση για την ανάπτυξη υλικών υψηλής απόδοσης που ενέχουν ελάχιστο κίνδυνο για τους ανθρώπους και το περιβάλλον.

Ένα παράδειγμα ασφάλειας βάσει σχεδιασμού στην πράσινη νανοτεχνολογία είναι η χρήση προηγμένων νανοσωματιδίων διοξειδίου του τιτανίου σε αντηλιακά. Πολλά αντηλιακά χρησιμοποιούν οργανικές χημικές ουσίες για την προστασία του δέρματος από τις υπεριώδεις ακτίνες του ήλιου. Αλλά για να λειτουργήσουν, αυτές οι χημικές ουσίες πρέπει να απορροφηθούν στο δέρμα. Και με την πάροδο του χρόνου, η υπεριώδης ακτινοβολία τις διασπά και τις καθιστά αναποτελεσματικές. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η εφαρμογή των αντηλιακών πρέπει να επαναλαμβάνεται κάθε λίγες ώρες.

Τα ανόργανα αντηλιακά από την άλλη λειτουργούν διαφορετικά. Σωματίδια μιας αδιάλυτης ουσίας όπως το διοξείδιο του τιτανίου εφαρμόζονται στην επιφάνεια του δέρματος, όπου αντανακλούν το υπεριώδες φως. Αλλά μπορούν επίσης να αντανακλούν το ορατό φως και να φαίνονται κάπως περίεργα. Ωστόσο, κάνοντας τα σωματίδια μικρά, σε επίπεδο νανοσωματιδίων, επιτυγχάνουμε το μπλοκάρισμα της επιβλαβούς ακτινοβολίας UV, αλλά διατηρούμε τη διαπερατότητα στο ορατό φάσμα του φωτός. Με άλλα λόγια, έχουμε ένα εξαιρετικά αποτελεσματικό αλλά αόρατο αντηλιακό.

Εκτός από ένα μικρό πρόβλημα: τα νανοσωματίδια διοξειδίου του τιτανίου είναι φωτοενεργά, παράγουν ελεύθερες ρίζες και προκαλούν γήρανση. Για να ξεπεραστεί αυτό το πρόβλημα, μια εταιρεία κατασκεύασε τα αντηλιακά νανοσωματίδια της ώστε να είναι ασφαλή βάσει σχεδιασμού, προσθέτοντας μικρές ποσότητες μαγγανίου. Το αποτέλεσμα ήταν εξαιρετικά αποτελεσματική προστασία από την υπεριώδη ακτινοβολία χωρίς την παραγωγή επιβλαβών ελεύθερων ριζών, κάτι που ήταν δυνατό μόνο λόγω ενός έξυπνου συνδυασμού υλικών και τεχνογνωσίας.

Καθώς μαθαίνουμε περισσότερα για το πώς να κάνουμε το υλικό ασφαλές, όπως επίσης και χρήσιμο, η ασφάλεια βάσει σχεδιασμού, είναι πιθανό να γίνει όλο και περισσότερο ένα σημαντικό μέσο διασφάλισης ότι τα προϊόντα είναι αποδεκτά ασφαλή και εμπορικά βιώσιμα. Φυσικά, μερικές φορές χρειάζεται μία δοση δημιουργικότητας για να διασφαλιστούν και τα δύο, ασφάλεια και λειτουργικότητα. Συνδυάζοντας την επιστήμη,το σχεδιασμό και τη μηχανική, με καινοτόμους τρόπους, ο κίνδυνος και η χρησιμότητα δεν είναι αμοιβαίως αποκλειόμενες έννοιες για την επόμενη γενιά υλικών, ειδικά για την περίπτωση των προηγμένων υλικών.

ΜΕΤΑΦΡΑΣΗ - ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: ΣΥΝΤΑΚΤΙΚΗ ΟΜΑΔΑ RAWMATHUB.GR