Vitrificare

Un experiment de vitrificare pentru studierea eliminării deșeurilor nucleare la Pacific Northwest National Labs.

Vitrificarea este un proces de transformare a unui material într-un solid amorf asemănător sticlei, lipsit de orice structură cristalină, fie prin îndepărtarea sau adăugarea rapidă de căldură, fie prin amestecarea cu un aditiv. Solidificarea unui solid vitros are loc la temperatura de tranziție vitroasă (care este mai mică decât temperatura de topire, Tm, din cauza suprarăcirii).

Când materialul de plecare este solid, vitrificarea implică, de obicei, încălzirea substanțelor la temperaturi foarte ridicate. Multe materiale ceramice sunt produse într-un astfel de mod. Vitrificarea poate avea loc, de asemenea, în mod natural, atunci când fulgerul lovește nisipul, unde căldura extremă și imediată poate crea structuri de sticlă goale, ramificate, asemănătoare unor rădăcini, numite fulgurite. Atunci când se aplică la ceramica albă, vitrificată înseamnă că materialul are o permeabilitate extrem de scăzută la lichide, adesea, dar nu întotdeauna apă, atunci când este determinată de un regim de testare specificat. Microstructura ceramicii whiteware conține frecvent atât faze amorfe, cât și cristaline.

Exemple

Când zaharoza este răcită lent, rezultatul este zahăr cristalin (sau bomboane de zahăr), dar, atunci când este răcită rapid, rezultatul poate fi sub formă de vată de zahăr siropoasă (candyfloss). Vitrificarea poate avea loc, de asemenea, atunci când se pornește de la un lichid, cum ar fi apa, de obicei prin răcire foarte rapidă sau prin introducerea de agenți care suprimă formarea de cristale de gheață. Aditivii utilizați în criobiologie sau produși în mod natural de organismele care trăiesc în regiunile polare se numesc crioprotectanți. Broaștele arctice și unele alte ectoterme produc în mod natural glicerol sau glucoză în ficatul lor pentru a reduce formarea de gheață. Atunci când broaștele arctice folosesc glucoza ca crioprotector, se eliberează cantități masive de glucoză la temperaturi scăzute, iar o formă specială de insulină permite ca această cantitate suplimentară de glucoză să intre în celule. Atunci când broasca se reîncălzește în timpul primăverii, glucoza suplimentară trebuie să fie eliminată rapid din celule și reciclată prin excreție renală și depozitare în vezica urinară. Insectele arctice folosesc, de asemenea, zaharurile ca crioprotectoare. Peștii arctici folosesc proteine anticongelante, uneori anexate cu zaharuri, ca crioprotectoare.

Aplicații

Glasa sodo-calcaroasă ordinară, folosită la ferestre și veselă, este creată prin adăugarea de carbonat de sodiu și var (oxid de calciu) la dioxidul de siliciu. Fără acești aditivi, dioxidul de siliciu va forma (cu o răcire lentă) nisip sau cristal de cuarț, nu sticlă.

Vitrificarea este o tehnică dovedită în eliminarea și depozitarea pe termen lung a deșeurilor nucleare sau a altor deșeuri periculoase. Deșeurile sunt amestecate cu substanțe chimice formatoare de sticlă pentru a forma sticlă topită care apoi se solidifică, imobilizând deșeurile. Forma finală a deșeurilor seamănă cu obsidianul și este un material durabil, care nu se lipește și care reține eficient deșeurile în interior. Deșeurile pot fi depozitate pentru perioade relativ lungi în această formă, fără a fi îngrijorate de contaminarea aerului sau a apelor subterane. Vitrificarea în vrac utilizează electrozi pentru a topi solul și deșeurile acolo unde acestea se află îngropate. Deșeurile întărite pot fi apoi dezgropate cu un pericol mai mic de contaminare pe scară largă. Potrivit Pacific Northwest National Labs, „Vitrificarea blochează materialele periculoase într-o formă de sticlă stabilă care va dura mii de ani.”

Etilenglicolul este utilizat ca antigel pentru automobile, iar propilenglicolul a fost folosit pentru a reduce cristalele de gheață din înghețată, făcând-o mai fină.

De ani de zile, glicerolul a fost utilizat în criobiologie ca și crioprotector pentru celulele sanguine și sperma de taur, permițând stocarea la temperaturi de azot lichid. Cu toate acestea, glicerolul nu poate fi folosit pentru a proteja organe întregi de deteriorare. În schimb, multe companii de biotehnologie cercetează în prezent dezvoltarea altor crioprotectanți mai potriviți pentru astfel de utilizări. O descoperire de succes ar putea face posibilă, în cele din urmă, stocarea criogenică în vrac (sau „banca”) de organe umane și xenobiotice transplantabile. Un pas important în această direcție a fost deja făcut. La conferința anuală din iulie 2005 a Societății de Criobiologie, Twenty-First Century Medicine a anunțat vitrificarea unui rinichi de iepure la -135°C cu ajutorul cocktailului de vitrificare pe care îl deține. La reîncălzire, rinichiul a fost transplantat cu succes la un iepure, cu funcționalitate și viabilitate complete.

În contextul criogeniei, în special în conservarea creierului uman, se consideră că vitrificarea țesutului este necesară pentru a preveni distrugerea țesutului sau a informațiilor codificate în creier. În prezent, tehnicile de vitrificare au fost aplicate doar la creier (neurovitrificare) de către Alcor și la partea superioară a corpului de către Institutul de criogenie, dar ambele organizații fac cercetări pentru a aplica vitrificarea la întregul corp.

Vezi și

  • Solid amorf
  • Criogenie
  • Glass
  • Dezintegrare radioactivă

Note

  1. Jack R. Layne, Jr., și Richard E. Lee, Jr. (1995), Adaptări ale broaștelor pentru a supraviețui înghețului. Climate Research 5: 53-59. Recuperat la 25 decembrie 2008.
  2. M.I. Ojovan, și W.E. Lee, An Introduction to Nuclear Waste Immobilisation (Elsevier, Amsterdam, 2005), 315.
  3. Calculul eliberării formelor de deșeuri pentru evaluarea performanței instalației integrate de depozitare definitivă din 2005 (PDF). PNNL-15198. Pacific Northwest National Laboratory (iulie 2005). Recuperat la 25 decembrie 2008.
  4. Sesiune plenară: Fundamentele bioconservării. Programul științific CRYO 2005. Societatea de Criobiologie (24 iulie 2005). Recuperat la 25 decembrie 2008.
  • Ashle, Steven. Iunie 2002. Divide și vitrifică. Scientific American.
  • Lovgren, Stefan. Martie 2005. Cadavre înghețate pentru o viitoare renaștere de către o companie din Arizona. National Geographic.
  • Vitrificare: Putting the Heat on Waste.

Toate linkurile recuperate la 9 mai 2020.

  • Vitrificarea în criogenie
  • Fragilitatea lichidelor și tranziția vitroasă în apă și soluții apoase

Credințe

Scriitorii și editorii New World Encyclopedia au rescris și completat articolul din Wikipediaîn conformitate cu standardele New World Encyclopedia. Acest articol respectă termenii Licenței Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), care poate fi folosită și difuzată cu atribuirea corespunzătoare. Meritul este datorat în conformitate cu termenii acestei licențe, care poate face referire atât la colaboratorii New World Encyclopedia, cât și la colaboratorii voluntari dezinteresați ai Fundației Wikimedia. To cite this article click here for a list of acceptable citing formats.The history of earlier contributions by wikipedians is accessible to researchers here:

  • Vitrification history

The history of this article since it was imported to New World Encyclopedia:

  • History of „Vitrification”

Note: Some restrictions may apply to use of individual images which are separately licensed.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată.