כסף לא צומח על עצים (אבל זהב כן)

מכירים את האמרה, כסף לא צומח על עצים? יתכן שהאמרה הזו זקוקה לבדיקה. קבוצה של חוקרים אוסטרלים גילו זהב בעלים של אקליפטוס

המחקר שהתפרסם בנצ'ור בדק ריכוזי זהב בעלים של אקלפטוס שגדל באזור של מרבצי זהב באוסטרליה. החוקרים מצאו זהב רק בעלים של אקלופטוסים שגדלו מעל מרבצי זהב. מחקרים שנעשו בעבר מצאו זהב בעלים של צמחים, אך הניחו כי הזהב הגיע אליהם בצורה של אבק.

מסתבר שהזהב מגיע לעץ דרך מערכת השורשים. הזהב עולה יחד עם המים עד לעלים. המים מתנדפים  מהעלים והזהב נותר בעלים, כך שריכוזו בעלים הולך וגדל. האקליפטוס מתייחס לזהב כמו אל גוף זר. הוא מרכז אותו ומפריש אותו החוצה מהעלה.

התגלית תאפשר איתור של מרבצי זהב ומתכות כבדות אחרות שנמצאים בעומק השורשים של עצים, על-ידי בדיקת העלים שלהם, ללא צורך בסקר גיאולוגי. אם זאת, על תמהרו לכרות עצים כדי להפיק מהם זהב. ריכוז הזהב בעלים נמוך ביותר. יש צורך במאיץ חלקיקים על-מנת למדוד אותו, ויש לכרות יער שלם כדי להפיק מספיק זהב לטבעת אחת.

חללית עם קרן גרירה? כבר לא מדע בדיוני

בעיה מיוחדת דורשת פתרון מיוחד. הזבל החללי שמצטבר במסלול מסביב לכדור הארץ מהווה סכנה ללווינים פעילים. כדי לנקות את המסלול הגיאו-סטציונרי מזבל חללי, פתחו בפקולטה להנדסת חלל ואוירונאוטיקה באוניברסיטת קולורדו, בולדר, חללית בלתי מאויישת לגרירת הפסולת למסלולים בלתי מזיקים.
כדי להימנע מהסכנה שבמגע עם פסולת המרחפת במהירויות גבוהות בחלל, הגו באוניברסיטת קולורדו פתרון של מאין "קרן גרירה". עקרון הגרירה פשוט מאוד. החללית הגוררת יורה קרן אלקטרונים על הפסולת אותה רוצים לגרור. בעקבות כך, החללית נטענת במטען חיובי, והפסולת במטען שלילי. כוחות המשיכה החשמליים הנוצרים בין המטענים ההפוכים מאפשרים לחללית לגרור את הפסולת מבלי ליצור איתה מגע.
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0273117713006364

שלוליות וריצוף תעשייתי

עם בוא הקיץ השלוליות מתייבשות. במקום שהיה שלולית שוקקת חיים נותרה קרקעית בוץ מיותמת. הבוץ מתייבש ונסדק.  מעניין להסתכל על הבוץ הסדוק. לכל "פלטה" של בוץ יש צורה קעורה. שולי הפלטה בולטים כלפי מעלה. לעיתים ניתן לראות חתיכה קטנה של בוץ יבש שממש מסתלסלת.
מה גורם לתופעה הזו? אם נביט מקרוב על חתך בפלטת בוץ כזו (פשוט לשבור אותה לשניים), נראה שהחלק התחתון מכיל חלקיקים גדולים ובינייהם חלקיקים קטנים יותר. לעומת זאת, החלק העליון מכיל חלקיקים קטנים בלבד. כאשר הבוץ היה רטוב, היו מים בין החלקיקים, והחלקיקים הקטנים היו רחוקים יותר זה מזה. כאשר הבוץ התייבש, החלקיקים התקרבו זה לזה, והבוץ הצטמק. בגלל סידור החלקיקים, בחלקו התחתון של הבוץ היו פחות מים יחסית לחלקו העליון. לכן, חלקו העליון של הבוץ הצטמק יותר מחלקו התחתון. כמו שמותחים מיתר על קשת, גורמים לקשת להתעקל, כך ההצטמקות של חלקו העליון של הבוץ גורמת לבוץ להתעקל כלפי מעלה.
בייישומים טכנולוגיים שמכילים תערובת של מיים עם חלקיקים בגדלים שונים, כגון בטון, ניתן לראות תופעה דומה. כאשר יוצקים רצפת בטון החלקיקים הגדולים שוקעים והמים עולים כלפי מעלה. עם הזמן המים מתייבשים וכמו הבוץ, הבטון מצטמק ונוצרים בו סדקים. חדי אבחנה יכולים לראות שהשוליים של כל משטח, ליד הסדק עולות מעט כלפי מעלה. עקמומיות זו מביאה לשבירה מהירה של אזור הסדק כאשר הוא חשוף לתנועה.
בשני הפרסומים האחרונים עסקתי בדומה בין בוץ לבטון. בפרסום הבא אכתוב מעט על השונה.

מה הקשר בין פיתום ורעמסס לחזית הטכנולוגיה בחומרים מרוכבים?

מאמר לכבוד חג הפסח

לחומרים שונים תכונות שונות. בחומרים מרוכבים משלבים מספר חומרים יחד כדי להשיג תכונות העולות על אילו של כל חומר בנפרד. בימי הפרעונים מבנים פשוטים היו נבנים מלבני בוץ. לבוץ יש כמה יתרונות כחומר בניה: זול מאוד, נוח לעיצוב, ואינו דורש אנרגיה רבה ליצור לבנים. עם-זאת, לבוץ יש גם כמה חסרונות, כך שלא מפתיע שהיום השימוש בבוץ לבניה אינו רווח. חוזקן של לבני הבוץ מוגבל, הן אינן עמידות במים, החוזק שלהן הוא כמעט רק בלחיצה, וכשמיבשים את הבוץ הוא נסדק.
במצריים העתיקה, עלו היתרונות של שימוש בבוץ על החסרונות. זול, לא יורד גשם, בונים נמוך, ומה עם התכווצות וחוזק מתיכה נמוך? את זה פתרו על-ידי שריון הבוץ בתבן (קש). גם חומר הבניה המודרני הנפוץ ביותר, בטון, למרות חוזקו בלחיצה, חלש מאוד במתיחה. כדי להתגבר על החולשה במתיחה משריינים את הבטון במוטות פלדה.
על ידי שימוש בסיבים אפשר לשפר תכונות חומרים, לדוגמה פולימרים משוריינים בסיבי זכוכית (פיבר-גלס) חזקים יותר מפלסטיק רגיל. ניתן לשריין חומרים קרמים כדי למנוע כשל פריך, לדוגמה במערכות מיגון. אפשר לשריין בטונים בסיבים כדי לשלוט על גודל הסדק המקסימלי, לדוגמה כדי לצקת רצפות גדולות ללא תפרים.
בעבר הרחוק השתמשו בקש ובשיער כסיבים לשריון, בעבר הקרוב בסיבי פלדה, פלסטיק, וזכוכית, ובעתיד? מגוון הסיבים הזמינים לשריון הולך וגדל, והיום ניתן ליצור חומרים מרוכבים חדשים על-ידי שימוש בסיבים שלא היו קיימים בעבר. סיבי פחמן, וסיבי ארמיד נכנסים ליותר ויותר שימושים. תכונות חומרים מרוכבים עם ננו-סיבים כבר נבדקות באוניברסיטאות רבות. הטכנולוגיה מתקדמת, ואותם עקרונות ששמשו לפני אלפי שנים משמשים גם היום.

מה זה בטון?

משאלות ששואלים אותי למדתי שהרבה אנשים לא מבינים בעצם מה זה בטון. לכן החלטתי לכתוב מאמר קצר שמתמקד בבטון המודרני.

ככלל, בטון הוא תערובת של חומרי מילוי ודבק. חומרי המילוי נקראים אגרגטים, ובשפת היום-יום פשוט – חצץ וחול. הדבק הוא תערובת של אבקה ומים. לאבקה קוראים צמנט. לתערובת של האבקה עם המים קוראים מלט.

מה ההבדל בין בטון לבין עוגת בוץ של ילדים? כשמשתמשים בבוץ כדבק, הוא צריך להתיבש כדי להתחזק. אנשים שזוכרים את משחקי הילדות בבוץ מקשרים בין ההתיבשות להתחזקות, ולכן חושבים שהבטון צריך להתיבש. ההבדל בין בוץ לבטון הוא שהאבקה שמרטיבים, הצמנט, מגיבה כימית עם המים ויוצרת חומר חדש. החומר החדש שנוצר הוא הדבק. לכן, כדי שהבטון יתחזק, צריך להשאיר אותו רטוב. כל עוד הבטון רטוב, התגובה הכימית ממשיכה, והבטון מתחזק. התקן הישראלי דורש להשאיר את הבטון רטוב במשך שבוע מיום היציקה. להרטבה של הבטון קוראים אשפרה. ברגע שהבטון מתייבש, התגובה הכימית נפסקת ואיתה גם התחזקות הבטון.

מה עוד שונה בין בטון לעוגת בוץ? החוזק. חוזק בטונים רגילים בארץ הוא 30 או 40 מגה-פסקל (מגפ"ס). אם תדמיינו קוביה של 10 ס"מ על 10 ס"מ, המשמעות של החוזק הזה היא שניתן להעמיס על הקוביה כ- 30-40 מכוניות פרטיות בטרם הקוביה תקרוס. יש גם בטונים חזקים מאוד. בטונים חזקים שמיוצרים היום בארץ הם בחוזק של 60 מגפ"ס, אך ניתן ליצר גם בטונים בחוזק של 100 מגפ"ס, ובתנאים תעשייתיים אפשר להגיע אפילו ל- 200 מגפ"ס. בטונים מיוחדים אחרים הם בעלי חוזק נמוך מבוקר. כלומר החוזק שלהם דומה לבוץ היבש, אבל לא צריך ליבש אותם כדי שיתחזקו. בטונים כאלו משמשים כחומרי מילוי, ללא צורך בציפוף ע"י מכבש.

בפוסט הבא אכתוב עוד על הדומה והשונה בין בטון ובוץ, ולמה זה חשוב כדי למנוע סדקים

בטון ירוק לדרך בטוחה

שימוש בגומי ממחזור צמיגים ליצור בטון למעקי הפרדה – שתי ציפורים במכה אחת. פתרון לבעיה סביבתית ופתרון לבעיה תחבורתית

במדינת ישראל יוצאים משימוש כ- 60 אלף טון צמיגים בשנה, כמות פסולת אדירה. החוק דורש מחזור מלא של הצמיגים. הבעיה היא שאין היום שימוש לכמות כזו גדולה של גומי. שימושים קיימים, כגון ריפוד של מגרשי משחקים, צורכים רק כמות זניחה מפסולת הגומי המיוצרת. שימוש בגומי בבטון יכול לצרוך בקלות את כל פסולת הגומי המיוצרת בארץ. בטון שמכיל גומי הוא בעל יכולת בליעת אנרגיה גדולה יותר מבטון רגיל. לכן שימוש בבטון עם גומי במעקי בטיחות בכבישים הופך את הדרכים גם לבטוחות יותר.

במחקרים שנעשו בעולם נמצא כי אף-על-פי שבטון המכיל גומי הוא חלש יותר מבטון רגיל, הוא יכול לבלוע יותר אנרגיה במקרה של התנגשות, וזאת מבלי להתפרק לרסיסים. כאשר מכונית מתנגשת במעקה מבטון כזה, המעקה מתעוות, ועוצמת המכה אותה סופג הרכב יכולה לרדת לכדי מחצית עוצמת המכה שבהתנגשות בבטון רגיל. בצורה זו ניתן להפוך את הדרך לסלחנית יותר כלפי נהגים הנקלעים למצב של תאונה.

לבטון המכיל גומי יש מספר יתרונות נוספים על-פני חומרים אחרים המשמשים לבניית מעקי בטיחות: הבטון זול משמעותית יחסית לפלדה, הוא מחזיק עשרות שנים ללא צורך בהחלפה, גנבי מתכת לא גונבים אותו, והוא מפחית את הרעש מהכביש.

לבטון גומי יש שימושים נוספים, לדוגמה: בטון בעל חוזק נמוך מבוקר, שמשמש למילוי מהיר של חפירות בעבודות תשתית. יסוד או מצע סופג זעזועים למכונות או מתקנים רגישים. בטון אקוסטי לצדי דרכים, מבני ציבור ואולמות. ואפילו בטון דקורטיבי.

למרות שהוא חומר אפרורי, בטון הוא לא חומר מרובע. ניתן להשתמש בו לקליטת חומרים למחזור. אפשר להנדס אותו למגוון שימושים. והוא יכול לתת פתרונות זולים ועמידים גם לבעיות יקרות ומורכבות. בטון זה יותר ממה שחשבת.