Скромный лист бумаги намного более полезен, чем может показаться. Когда он не наносит небольших, но довольно болезненных порезов, то становится серьезным материалом на чемпионате по пусканию бумажных самолетов. Сложенный лист может создать прочный барьер, который не по силам даже машине. Если отбросить в сторону эти любопытные факты, то бумага — отличный материал для изобретателей. Недавние изобретения могут однажды заменить центрифуги и части тела, и уже есть вид бумаги, которая удерживает столько же энергии, сколько суперконденсатор, и другой вид бумаги, прочнее железа.
10. Фактор пожелтения
Есть интересная причина, почему старая бумага желтеет. Большая часть бумаги состоит из целлюлозы и лигнина, двух элементов, получаемых из древесины. Целлюлоза сама бесцветна, но отвечает за то, что бумага получается белой. Она отражает свет, делая бумагу белой для восприятия человеческим глазом. С другой стороны, лигнин заставляет желтеть старые книги. Это изменение цвета происходит, когда лигнин подвергается воздействию воздуха и света и поглощает слишком много кислорода. В результате структура лигнина слабеет, и он может отражать только длины волн желтого или коричневого цвета.
Чтобы получить качественную бумагу, производители отбеливают материал для подавления эффекта лигнина. Интересно, что именно поэтому газета желтеет быстрее, чем книги, которые на десятилетия старше. Газетные листы сделаны из дешевой бумаги, то есть никто не обеспокоился отбеливанием лингина. Единственный способ сохранить бумагу на неопределенный срок — это поместить ее в темную коробку, удалить оттуда кислород и заполнить инертным газом, таким как азот.
9. Почему порезы от бумаги такие болезненные
Каждый человек за свою жизнь неизбежно сталкивается с работником налоговой, гриппом и порезом от бумаги. Порезаться бумагой – это не самое страшное в мире. Однако вряд ли кто-то так думает, когда страница превращается в острую бритву и даже оставляет порез на языке, которым вы облизывали конверт. В этот момент ужас равносилен боли от раны. Но в этом и заключается вопрос. Как может маленький порез причинять такую боль? Это не зависит от бумаги, но полностью зависит от того, где находится порез.
Самые болезненные порезы получаются на языке, губах и кончиках пальцев. По своей природе, эти места предназначены для осязания, здесь много нервов, чтобы можно было определять текстуру и температуру. К сожалению, большее количество нервных окончаний приводит к усилению восприятия боли. Коварства таким порезам придает и тот факт, что язык, губы и пальцы мы много раз используем в течение дня. Одно неверное движение, и порез от бумаги снова заболит с удвоенной силой.
8. Рекорд по запуску бумажного самолета
Запуск бумажного самолета — дело серьезное. Есть люди, преданные этому делу, которые хотят, чтобы их самолеты парили дольше, чем у кого-либо. В 2003 году Стивен Крейгер (Stephen Kreiger) отправил свой самолет на рекордные 63,2 метра. До 2012 года никому не удавалось побить этот рекорд. Но созданный новый самолет был особенным. Честно говоря, он представлял собой просто сложенный лист бумаги. Однако его создатель, Джон Коллинз (John Collins), практиковал данное ремесло с детства, а также увлекался оригами, японским искусством складывания бумаги.
Коллинз не запустил свой самолет сам. Он позволил сделать это Джо Айюбу (Joe Ayoob). В прошлом тот был футболистом в колледже и считал, что для превращения бумажного самолетика в чемпиона нужны сила, тренировка и ловкость. Айюб запустил самолет в ангаре на авиабазе Макклеллан (McClellan) в Калифорнии. Сочетание грамотной конструкции и грамотного «пилотирования» сотворило чудо. До своего приземления самолет пролетел 69 метров.
7. Бумага из пластиковых бутылок
В 2015 году предприниматели из Мексики объявили, что могут превратить отходы пластиковых бутылок в бумагу. Точнее, взять бутылки из полиэтилентерефталата (ПЭТ) и превратить их в минеральную бумагу. Ее также называют каменной бумагой или бумагой пета. В то время как процесс превращения пластика в бумагу существовал и раньше, мексиканская версия этого процесса была на 15 процентов дешевле, а сама бумага получилась фиторазлагаемой и водонепроницаемой. Кроме того, для ее производства не нужны вода и древесина, что хорошо для экологии.
Для производства тонны минеральной бумаги требуется около 235 килограммов пластика. Бутылки разделяются на гранулы, нагреваются и раскатываются в листы. Пластиковые листы могут показаться плохой заменой бумаги из древесины, но они соответствуют стандарту качества, необходимому для печати книг, создания канцелярских принадлежностей и изготовления коробок.
6. Безумство складывания бумаги
Попробуйте сложить стандартный лист формата А4. Когда вы пытаетесь сложить его в седьмой или (что редко) в восьмой раз, бумага внезапно отказывается складываться. Каждая складка удваивает толщину бумаги, и в конечном итоге для сгибания требуется нереальная энергия. Недавно пресловутому листу, который пытались сложить в семь раз бросили вызов машины. Гидравлический пресс решено было использовать для того, чтобы сложить лист формата А3. Когда он попытался сделать это в седьмой раз, бумага взорвалась.
Любопытно, что кусочки разорвавшейся бумаги напоминали не бумагу, а мел. Эксперты считают, что взрыв и странное превращение как-то связаны с одним из ингредиентов бумаги (карбонатом кальция). Обычно он встречается в известняке и используется для того, чтобы сделать бумагу жесткой и непрозрачной. Высокое давление, вероятно, вызвало разрушение минерала. Один ученый метко сказал, что: «он обрушился, как цементная колонна». Если бы складывать бумагу можно было бесконечно, то энергии от 42 сложений было бы достаточно для полета на Луну, а 103 сложений для того, чтобы покинуть наблюдаемую Вселенную, размер которой составляет около 93 миллиардов световых лет в диаметре.
5. Центрифуга из бумаги
Центрифуга является ценным научным инструментом. Ее высокоскоростное вращение позволяет отделять материалы, например, образцы крови, для более легкой постановки диагноза. Но центрифуга большая, дорогая, и ей нужно электричество. Медицинский персонал в развивающихся странах или на местах часто обходится без этого крайне необходимого устройства. В 2017 году исследователи из Стэнфордского университета придумали простое решение. Их изобретение требовало только кусочка бумаги, бечевки и других кусочков, которые обычно легко можно найти. Это изобретение назвали бумагофугой и для ее работы электричество не требовалось.
Вдохновением для данного устройства послужила вертушка, древняя игрушка, возраст которой датируется 3300 годами до нашей эры. Чтобы заставить вращаться центральный диск, в ней использовались две струны. Игрушка могла вращаться с огромной скоростью – это и нужно было команде Стэнфорда. Их конструкция следовала тому же принципу. Невероятно, но бумажная центрифуга вращалась со скоростью 125 000 оборотов в минуту. Во время демонстрации она отделила в крови малярийного паразита в течение 15 минут. Стэнфорд планирует массово производить бумажную центрифугу и раздавать ее полевому персоналу и сельским врачам, которые борются с тропическими болезнями, такими как малярия.
4. Одноразовые дроны
В сумбурных ситуациях, таких как военные конфликты или стихийные бедствия, где есть нехватка поставок, всегда возникает одна проблема. Объекты нужно доставить в районы, куда непрактично отправлять транспорт или самолеты — если только они не сделаны из бумаги. В 2017 году Агентство перспективных оборонных исследовательских проектов (Defense Advanced Research Projects Agency) Министерства обороны США обнародовало информацию об одной из своих новых программ. DARPA известна своим нестандартным подходом. Но в этом случае система ICARUS просто гениальна.
Идея заключается в создании одноразовых дронов из картона. Их назвали APSARA, они несут в себе минисистему GPS и батарею. Бумажные дроны предназначены для того, чтобы упасть вместе с грузом и разрушиться. Беспилотники, совершающие полет только в одном направлении, могут стать одним из самых экономичных и безопасных способов доставки мелких предметов во время разных катаклизмов.
3. Силовая бумага
Общемировая потребность в электроэнергии растет. К сожалению, существующие сегодня конденсаторы и батареи требуют для своего изготовления много металла. Некоторые из них также содержат опасные химические вещества. В 2015 году шведское изобретение обещало избавить нас от токсичных и металлических элементов и создать более дешевую альтернативу накопителям энергии. Так называемая «силовая бумаг» напоминала черную бумагу, но на ощупь была как пластмасса.
Эта необычная комбинация свойств стала результатом того, какие ингредиенты вошли в состав. Во время производства водой под высоким давлением разрывали целлюлозные волокна на крошечные кусочки, прежде чем смешать их с водой, пропитанной полимером. Последний был электрически заряженным и проводящим и образовывал слой вокруг каждого волокна. Кроме того, в промежутках между узелками удерживалась жидкость, которая вела себя как электролит.
При испытании способность материала удерживать энергию была поразительной. Лист толщиной с две сложенные спички, диаметром 15 сантиметров, обладал электрической емкостью в 1 Фарад. Это примерно сопоставимо с емкостью многих суперконденсаторов. Кроме того, для перезарядки бумаги требовались секунды.
2. Нанобумага
В 2008 году ученые из Швеции сделали бумагу, почти такую же прочную, как сталь. Прочность была получена за счет того, что ее превратили в нановолокна. Обычное механическое производство повреждает волокна, что делает бумагу непрочной, к чему привыкли большинство из нас. Шведская команда нашла способ в процессе изготовления бумаги сохранить волокна нетронутыми.
Невероятно, но самая тонкая работа происходила во время варки древесины. Волокна нанобумаги также были организованы в сети, которые «с умом» реагировали на физическое воздействие. Когда на бумагу оказывалось физическое давление, волокна рассеивали его, скользя друг по другу по мере необходимости. Чтобы по-настоящему понять, насколько прочна такая бумага, нужно посмотреть на ее прочность при растяжении. Сталь, используемая для строительства зданий, имеет прочность при растяжении в 250 МПа. У нанобумаги этот показатель составляет 214 МПа. Она еще не столь прочна, как сталь, но прочнее литого железа (130 Мпа). У обычной бумаги этот показатель составляет всего 1 MПа.
1. Живая бумага
В 2017 году один исследователь из Северо-Западного университета (Northwestern University) работал с биоактивными чернилами. За год до этого эту жидкость использовали для трехмерной печати яичников, и она проходила дальнейшее исследование. Он случайно опрокинул контейнер с чернилами и пролил их на плоскую поверхность. Удивительно, но жидкость застыла, превратившись в лист. Любопытно, что команда пошла дальше и смешала другие био-чернила с полимерами, чтобы получить плоские листы. Они также купили органы свиньи, чтобы сделать специальные чернила—например, чернила для сердца или мышц.
Полученные слои напоминали бумагу, которую можно было сложить, разрезать на более мелкие кусочки и сшить вместе. В каждом листе сохранились химические вещества и протеины из первичной ткани. Это открыло целый мир возможностей. Бумагу для яичников можно имплантировать под кожу женщины для восстановления гормонов и фертильности. Бумага для мышц имеет большой потенциал в реконструктивной хирургии. Еще большие надежды возлагаются на будущее использование данного биоматериала. Ученые мечтают использовать его в сочетании с другими биологическими частями, полученными путем трехмерной печати. Например, чтобы восстановить сломанную ногу, они могли бы соединить напечатанную кость с бумагой для мышц. Еще лучше было бы получить возможность печати полноценных органов, готовых к пересадке.
