Νέα Υλικά -1
Η ανάπτυξη των υλικών υπήρξε πάντα συνώνυμη με την εξέλιξη του τεχνικού πολιτισμού της ανθρωπό¬τητας.
Μαρτυρίες αυτής της παράλληλης πορείας είναι η λίθινη εποχή, η εποχή του χαλκού, η εποχή του σιδήρου και η σύγχρονη εποχή του πυριτίου, του υλικού από το οποίο κατασκευάζονται τα μικροκυκλώματα όλων των ηλεκτρονικών συσκευών.
Πολλά σύγχρονα δομικά και λει¬τουργικά υλικά ανήκουν σ' αυτόν τον σύνθετο τύπο. Με τα υλικά ασχολείται σήμερα ένας νέος κλάδος της επι¬στήμης, ο οποίος πρόσφατα απέκτησε οντότητα και στην Ελλάδα, με την ίδρυση Τμημάτων Επιστήμης των Υλικών στα Πανεπιστήμια Ιωαννίνων και Πατρών.
Τα τελευταία χρόνια, η Χημεία έχοντας επιλύσει πολλά βασικά προβλήματα από άποψη γνώσης, χαρακτη¬ρισμού και παραγωγής απλών υλικών, κινείται με κάποια άνεση στο νέο και αχανές πεδίο των σύνθετων υλικών, με τα μυστηριώδη μερικές φορές ονόματα:
οπτικές ίνες, υγροί κρύσταλλοι, αισθητήρες, αυτοοργανούμενα συστήματα και, βεβαίως, οι καταλυτικοί μετατροπείς, ή απλώς κατα¬λύτες των αυτοκινήτων.
Τέτοιες γνωστές άγνωστες λέξεις, ή και άλλες με τελείως ακαταλαβίστικες ονομασίες, δεν θα έπρεπε να μας αποθαρρύνουν από μια σύντομη γνωριμία τους. Πρόκειται απλώς για λέξεις που έχουν επινοηθεί για να συνεννοούμαστε, όπως ακριβώς οι λέξεις της επαγγελματικής διαλέκτου των ναυ¬τικών, των ξυλουργών κλπ.
Οι υγροί κρύσταλλοι
Μια κατηγορία νέων υλικών με ευρύτατες εφαρμογές στην καθημερινή ζωή είναι οι υγροί κρύσταλ¬λοι, τους οποίους βλέπουμε σε καθημερινή βάση, αφού τους συναντούμε στις φωτεινές ενδείξεις των ηλεκτρονι¬κών συσκευών, των ρολογιών και στις οθόνες των φορη¬τών υπολογιστών. Τι είναι αυτοί οι μυστηριώδεις υγροί κρύσταλλοι με την αντιφατική ονομασία και πού βασίζε¬ται η λειτουργία τους;
Οι υγροί κρύσταλλοι αποτελού¬νται από οργανικές ενώσεις, οι οποίες ανάλογα με τη θερ¬μοκρασία ή την επίδραση ηλεκτρικού ρεύματος έχουν την ιδιότητα να αλλάζουν διάταξη και, το κυριότερο, χρώμα.
Τα μόρια των υγρών κρυστάλλων δεν βρίσκονται σε στα¬θερές θέσεις, όπως στα κρυσταλλικά στερεά, ούτε μπο¬ρούν να μετακινηθούν σε οποιαδήποτε θέση, όπως συμ¬βαίνει στα υγρά. Αντίθετα, τα μόρια τους βρίσκονται κα¬τά το ήμισυ τακτοποιημένα και αντιστοιχούν σε μια εν¬διάμεση μορφή της ύλης -κάτι μεταξύ στερεού και υγρού. Μπορούμε να τα παρομοιώσουμε με στοίβες βιβλίων ή πιατικών, τα οποία δεν βρίσκονται ούτε σε πλήρη αταξία ούτε όμως είναι καλά τακτοποιημένα.
Η τακτοποίηση της στιβάδας των μορίων ενός υγρού κρυστάλλου γίνεται συνήθως με την εφαρμογή ενός ηλεκτρικού πεδίου, οπότε επέρχεται η εμφάνιση χρώμα¬τος. Σ' αυτήν την αρχή (και πολλές ακόμη τεχνικές λε¬πτομέρειες, βέβαια) βασίζεται η λειτουργία της φωτεινής οθόνης των φορητών υπολογιστών. Όσοι τους χρησιμο-ποιούν θα έχουν ίσως προσέξει ότι παλιότερα η οθόνη αρ¬γούσε να ανταποκριθεί στην εντολή του βέλους του πο¬ντικιού. Αυτό οφειλόταν στο γεγονός ότι η αλλαγή προ¬σανατολισμού της στιβάδας των μορίων απαιτεί κάποιο χρόνο. Οι οθόνες βελτιώθηκαν, επειδή οι χημικοί συνέθε¬σαν νέα μόρια, οι στιβάδες των οποίων αλλάζουν γρηγο¬ρότερα προσανατολισμό από τα προηγούμενα.
Υγροί κρύσταλλοι απαντούν και στη φύση, αυτό το αξιοθαύμαστο εργαστήριο κατασκευής πολύτιμων υλι¬κών. Τα ιριδίζοντα χρώματα μερικών εντόμων οφείλονται σε μια άχρωμη ουσία, τη χιτίνη, τα μόρια της οποίας έχουν την ιδιότητα να παίρνουν τέτοιες ελικοειδείς δια¬τάξεις, ώστε να ανακλούν το φως με διαφορετικούς τρό-πους.
Ανάλογης δομής συνθετικοί υγροί κρύσταλλοι χρη¬σιμοποιούνται σε αυτοκόλλητα, αντικαθιστώντας τα πα¬ραδοσιακά θερμόμετρα, επειδή το χρώμα τους αλλάζει με μικρές μεταβολές της θερμοκρασίας.
Αλήθεια, οι χημικοί και όσοι επιστήμονες ασχολούνται με τα υλικά μπορούν άραγε να φτιάξουν ό,τι υλικό θελή¬σουν; Η απάντηση είναι μάλλον ναι, αρκεί να ξέρουν τι ακριβώς θέλουν. Στο παράδειγμα των υγρών κρυστάλλων των υπολογιστών, θέλαμε στιβάδες μορίων που να αλλά¬ζουν προσανατολισμό γρήγορα.
Η απαίτηση, όμως, «θέ¬λουμε μια καλύτερη οθόνη» δεν είναι αρκετή, αφού πρέπει να ξέρουμε πώς αυτή λειτουργεί σε μοριακό επίπεδο.
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου