» «
בורופין
מהו החומר החזק בעולם, בורופין?



החומר החזק ביותר בעולם יהיה כנראה הבורופין (Borophene). זהו בחומר סינתטי, מלאכותי, שנוצר במעבדה ושלא ניתן למצוא בטבע.

הבורופין פותח בידי חוקרים אמריקאים ונחשף לעולם בשנת 2014. אפילו יותר מגראפין, חומר קל במיוחד שדומה לו במובנים שונים, נראה שהבורופין עשוי להיות החומר החזק ביותר בעולם.

את הבורופין מייצרים בתהליך של אידוי חומר בשם בורון ואז עיבוי שלו על יריעת כסף דקה. כיוון שבורון וכסף לא יוצרים תגובה כימית, נוצרת מעין יריעת בורון בעובי של אטום אחד והיא הבורופין.

כמו הגראפין, החומר הקל להפליא שפותח בשנים האחרונות ומהווה הישג מדעי לכשעצמו, גם הבורופין עשוי מיריעה דקה של אטומים. כל 36 אטומים שלו מסודרים כמשטח דו-ממדי, אותה יריעה שהוזכרה, כשבמרכזם חור בצורה הקסגון. המבנה הזה אינו רק יפה, אלא מקנה לו חוזק נדיר.

מה שמעניין הוא שבתהליך הזה נוצרות בבורופין תכונות שונות, שלא ניתן למצוא באטום הבורון, האטום שמרכיב אותו. למשל זה שלבורופין תכונות מתכתיות, על אף שהבורון הוא יסוד שאינו מתכתי. ניקח לדוגמה את המוליכות החשמלית שלו. בניגוד לבורון, שהוא רק מוליך למחצה, הבורופין מוליך חשמל מצוין. אבל הוא לא סתם מוליך חשמל, אלא שסידור האלקטרונים הייחודי שלו מאפשר זרימת אלקטרונים חד-כיוונית.

החוקרים רואים בעובדה זו פוטנציאל לשימושים עתידיים מגוונים, לצרכי הובלה חשמלית לכיוון אחד בלבד, כשהכיוון השני חסום ומאובטח נגד התחשמלות או העברת מתח חשמלי למקומות שאיננו רוצים.

הבורופין הוא הבטחה ענקית. כשילמדו כיצד ניתן ליישמו בתעשייה, הוא עשוי לשמש כחומר הבנייה של מבני ענק דקיקים, חזקים ויציבים להפליא.

כבר היום מדברים על שימוש בבורופין לצורך בניית "מעלית החלל", מתקן עתידני שיעלה בני-אדם אל מחוץ לאטמוספירה, ללא צורך בחלליות יקרות וצורכות אנרגיה (קראו עליה באאוריקה בתגית "מעלית חלל").


הנה בורופין - החומר החזק בתבל:

https://youtu.be/9WN_71PxjDs


ומעלית החלל שהבורופין יוכל להיות מחומרי הבנייה העיקריים שלה (מתורגם):

https://youtu.be/HQhmsDkZhQA
ניילון
מי המציא את הניילון?



חוזק וגמישות - אלה יתרונותיו של הניילון (Nylon), הפוליאמיד. הוא מהחומרים הפלסטיים הכי חשובים בעולם. מיוצרים ממנו כיום אינספור מוצרים, כולל חבלים, בגדים, גרבי ניילון, רשתות, שקיות ניילון ואפילו חופות למטוסים..

את הניילון פיתחה בשנת 1935 חברת דופונט מארצות הברית. ראש צוות הפיתוח בחברה, האמריקאי וואלס קרותרס, נחשב לממציא הניילון. הוא לא היה הממציא הקלאסי שחתום על המצאה לבדו, אלא מי שניהל צוות של כימאים ואנשי טכנולוגיה שאחראים לפריצת הדרך.

הצורך האמריקאי בפיתוח ניילון היה כדי להתחרות בסיבי המשי שייצרה באותה התקופה התעשייה של יפאן. פחות מעשור אחרי פיתוחו של הניילון הוכיחה ההמצאה את עצמה, כשיפאן הפכה לאוייבת של ארצות הברית במלחמת העולם השניה. אז השתמשו בניילון באמריקה לייצור מצנחים לצבא, כמו גם בגדים, אוהלים לחיילים ועוד.

"ניילון" משמש אצל רבים בטעות לציון של יריעות פלסטיק שעשויות מחומרים פולימריים שונים, שהניילון הוא רק אחד מהם. חומרים דומים אחרים שפותחו עם השנים, הם למשל פוליאתילן, פוליוויניל כלוריד וכדומה.


הנה תולדותיו של הניילון המופלא:

https://youtu.be/kLic5G5-vWM


ההיסטוריה של הניילון:

https://youtu.be/M8fB45Usaqc


תפקידה של חברת דופונט, ממציאת הניילון, בהיסטוריה של הניילון והחומרים שיוצרו ממנו:

https://youtu.be/VAUsDXxDqS0


וסרט ארוך יותר על המצאת הניילון:

https://youtu.be/tppy8YrhGWI?long=yes
קורי עכביש
מהו החומר הביולוגי החזק ביותר בעולם?



קוּרי העכביש (Spider Web) הם החזקים שביצירות בעלי החיים. כל קוּר שכזה הוא כה דקיק עד שקוטרו לא עולה על מיקרונים אחדים. ובכל זאת, הקורים הללו יוצרים רשת חזקה וגמישה ביותר, המשמשת את העכביש ללכידת חרקים, המשמשים לו בדרך כלל כמזון.

חשוב לציין שלא כל העכבישים מייצרים קורים ולא כל הקורים שמיוצרים בידי העכבישים הם לצורך טריפה.

קורי עכביש עשויים חוטים דקיקים, שאותם מייצר העכביש בבלוטות מיוחדות הנמצאות בבטנו. חוטי המשי הדקיקים הללו הם למעשה סיבים חזקים, שעשויים מחלבונים מבניים, המיוצרים ומופרשים מהבלוטות שבבבטן העכביש.

מעבר לגמישותם של קורי העכביש, שעומדים אפילו בסופות הוריקן, הם מצטיינים בחוזקם ובקושיים הרב. עובי קוּר ממוצע שכזה הוא כעשירית מהעובי של שערת אדם, אבל חוזקו עצום ביחס אליה. חוזק הקוטר שלו הוא פי כמה מהחוזק של חוט פלדה באותו הקוטר. כך לדוגמה, חוזק קורי העכביש הוא פי 5 מחןזקם של מיתרי הפסנתר.

סיבים מסוגים שונים טווה העכביש ברשתו. אחד החזקים שבהם הוא סיב המסגרת (Dragline Silk), שמתאפיין בקשיחות גבוהה ובגמישות רבה (אלסטיות). הסיב הזה חזק עד פי 6 מניילון ומפלדה באותו עובי והוא מעין חוט הצלה, המשמש את העכביש, אם הוא נופל.

לשם המחשה נוספת עד כמה חזקה רשת קורי עכביש - אם היינו יכולים לבנות רשת של קורי עכביש באורך של 100 מטרים ובעובי של סנטימטר, היא הייתה מסוגלת באופן תיאורטי, לעצור מטוס בואינג 747 במשקל 180 טון, שנע במהירות של 800 קילומטרים לשעה.

לפי החוקרים, חוזקם של קורי העכביש נובע משילוב של שני חומרים חלבוניים שונים, שכל אחד מהם בעל כמה אזורים. כך הופכים הקורים לגמישים וחזקים בו-זמנית, קצת כמו העצמות שלנו. תודות לכך הם מגלים יכולת התנגדות לכוח המופעל עליהם ולפיזור מושלם של האנרגיה הנספגת בתוכם.


הנה עכביש שטווה את קוריו בחומר הביולוגי החזק ביותר בעולם:

https://youtu.be/gSwvH6YhqIM


סרטון בקפיצות זמן על עכביש הטווה את קורי העכביש החזקים שלו:

http://youtu.be/gUAWsBSExqc


הסבר על אחד מהעכבישים שטווה את הקורים החזקים ביותר:

http://youtu.be/Ar3veHKBYvU?t=4s


עכבישה אוכלת דבורה שנלכדה בקורים:

http://youtu.be/riVnSe3wZRk?t=29s


וסרטון תיעודי על קורי העכביש - החומר הביולוגי החזק ביותר בעולם:

https://youtu.be/nYlkJyG1Oik?long=yes
קורי עכביש
איך האדם למד מהעכביש לייצר קורים חזקים להפליא?



קורי העכביש (Spider Silk) הם חזקים מפלדה וגמישים יותר מאשר גומי. הקוּרים הללו עשויים סיבי משי שאותם מייצר העכביש בבלוטות מיוחדות הנמצאות בבטנו. חוטי המשי הדקיקים הללו עשויים מחלבונים מבניים, המיוצרים ומופרשים מהבלוטות שבבבטן העכביש.

בתחילת המילניום החדש הגיעו מדענים מהאוניברסיטה העברית ומגרמניה למסקנה שטוויית קורי עכביש מלאכותיים תוכל לאפשר שחזור של מולקולות דומות לאלה הטבעיות שנוצרות בעת טוויית הקורים בטבע.

היישומים האפשריים הם רבים, במיוחד בתעשיות של תחומים הדורשים גדלים מזעריים. ייצור המוני של סיבים בעלי עובי זעיר של אלפית המילימטר ועדיין חזקים וגמישים כל כך, עשוי לשמש בעתיד לתפרים עדינים אחרי ניתוחים, שיותירו צלקות כמעט בלתי נראות, ודאי ביחס לאלה של היום. תפרים כאלה גם יקצרו את זמן הניתוח, יחישו את איחוי התפרים ויתרמו לייעול של ממש בתחום הכירורגיה.

מסיבים כאלו ניתן יהיה גם לשפר את ייצורם של מיקרו-מוליכים וסיבים אופטיים חזקים וגמישים להפליא למחשוב, לשפר את הייצור התעשייתי של בדים חזקים מתמיד שישמשו את תעשיית הטקסטיל, הביגוד ואופנה, כמו גם לייצור צבאי של אפודים ושכפ"צים משופרים נגד כדורים ולפיתוח של חוטי דיג חזקים מאי-פעם.

באוניברסיטה השבדית באופסלה למדעי החקלאות הצליחו חוקרים, באמצעות חיידקים, לייצר חלבון שאינו טבעי. למעשה הם יצרו אותו משני חלבונים שנלקחו מעכבישים שונים. החלבון הזה מתאפיין במסיסות מעולה במים ולשם טווייתו הם יצרו מעין "נול חלבוני" - מתקן טווייה המבוסס על חומרים שאינם אורגניים.


הנה קורי העכביש הטבעיים:

https://youtu.be/TtmwL7gb-i4


כך לומדים מהם המדענים ליצור חומרים חזקים ביותר מקורי העכביש:

https://youtu.be/3mcVs3K_ts0


כך מייצרים קורי עכביש מלאכותיים - משי חזק וגמיש כמו הטבעי:

https://youtu.be/35Q4l81R4ak?t=28s


פיתוח שוודי של קורים מלאכותיים ללא עכביש בגרמניה:

https://youtu.be/Yg6527AxKFE


חוטים שיהפכו בד נגד כדורים:

https://youtu.be/kBVA_i4R1VY


או חבלים חזקים מכל מה שידוע בעולם החבלים:

https://youtu.be/A8YSH_N7MWw


והרצאת טד על כוחם של קורי העכביש:

https://youtu.be/xossR6eHv3I?long=yes

חוזק

התנפחות השרירים
מדוע השרירים מתנפחים?



השרירים (Muscles) שלנו מבדילים אותנו זה מזה. יש מי ששריריהם רפויים ודקיקים, בעוד אחרים עושים כושר ופעילות גופנית ושריריהם גדלים. אצל מי שעושים באדי בילדינג, בניית שרירים, הם נעשים ממש נפוחים וגדולים.

אבל מה גורם לשריר להתנפח כל כך? - ראשית, התחזקות השרירים גורמת גם להתנפחותם, אבל השרירים הנפוחים הם לא תמיד ביטוי להתחזקות שלהם. יש מי ששריריהם מתנפחים הרבה יותר מאשר גדל הכוח שלהם, מה שמסביר לא פעם למה שרירנים יכולים לנחול תבוסה ואפילו בכיפוף ידיים, למול מישהו עם שרירים הרבה פחות מרשימים משלהם.

אז אם אתם שואלים "מתי יתנפחו לי השרירים?", כדאי שתכירו את הסיבים הלבנים שלכם. אלו סיבים שנמצאים בכל שריר והם גדולים ביחס לסיבים האדומים. הלבנים מקנים לשרירים את המראה הרחב והמנופח שלהם, בעוד שהסיבים האדומים הם פחות נראים או בולטים, אבל הם אלו שמקנים את יכולת המאמץ הארוך והיציב.

לכל אחד מאיתנו יש חלוקה אחרת של סיבים כאלו וכאלו והיא למעשה גנטית. משום כך יש כאלו שהשרירים שלהם יכולים להתנפח בקלות והם הופכים לשרירנים של ממש, בעוד שאחרים, גם אחרי שיעשו המון כושר ותרגילים ויהפכו חזקים להפליא, ימשיכו להיות פחות נפוחים בשריריהם.

אבל עדיין, יש סוגי אימון שמפתחים את אחד מסוגי הסיבים, יותר מאשר את השני. אימוני כוח מתפרץ, או אימוני כוח במשקולות, יפתחו את הסיבים הלבנים הרבה יותר מאשר את הסיבים האדומים ולכן מפתחי שרירים עושים הרבה מהם.


הנה הסיבה לשרירים הנפוחים (מתורגם):

https://youtu.be/2tM1LFFxeKg


כמה מהאנשים עם השרירים הכי נפוחים בעולם:

https://youtu.be/A27_a6fEtEQ


וסיפורו של מי שניפח את שריריו:

https://youtu.be/tfxCSNWVoEw?long=yes


אֵאוּרִיקַה - האנציקלופדיה של הסקרנות!

העולם הוא צבעוני ומופלא, אאוריקה כאן בשביל שתגלו אותו...

אלפי נושאים, תמונות וסרטונים, מפתיעים, מסקרנים וממוקדים.

ניתן לנווט בין הפריטים במגע, בעכבר, בגלגלת, או במקשי המקלדת

בואו לגלות, לחקור, ולקבל השראה!

אֵאוּרִיקַה - האנציקלופדיה של הסקרנות!

שלום,
נראה שכבר הכרתם את אאוריקה. בטח כבר גיליתם כאן דברים מדהימים, אולי כבר שאלתם שאלות וקיבלתם תשובות טובות.
נשמח לראות משהו מכם בספר האורחים שלנו: איזו מילה טובה, חוות דעת, עצה חכמה לשיפור או כל מה שיש לכם לספר לנו על אאוריקה, כפי שאתם חווים אותה.