Krpa nad krpama – za brisanje svega
Krpa k'o krpa – ali ne. Znanost još nije rekla zadnju riječ kada je o krpi riječ. O tome svjedoči i najnoviji otirač – na bazi aerogela.
Svakoj krpi, ili bolje reći otiraču, nešto fali. Papir upija, ali upijanjem omekša, razmoči se, raščini. Pamučna krpa upija, ali se sa nje cijedi voda. Isto se može reći i za spužvu. To je zato što materijali koji upijaju drže tekućinu, prije svega vodu, kapilarnim silama. U njima se naime nalaze pore u obliku kapilarnih cjevčica.
No to se ne bi moglo reći i za novo upijalo, gelni list (gel sheet) čija su svojstva i način pripreme opisani u prvom ovogodišnjem broju časopisa Matter pod naslovom „A better picker-upper: Superabsorbent 'gel sheets' with fabric-like flexibility“. Riječ je o aerogelu koji izgleda poput krpe, poput tkanine.
Nije to nešto sasvim novo, sasvim nova tehnologija. Za izradu „superapsorbensa“ treba imati odavno poznatu akrilnu kiselina (AAc), te dva njezina derivata, akrilamid (AAm) i poli(etilenglikol-diakrilat), PEGDA. Još je potrebna octena kiselina, soda bikarbona, hidrofobno modificirani kitozan (hmC) te inicijator fotokemijske reakcije, litijev acetilfosfin (LAP). Sastojci se ne smiju odmah izmiješati, točnije priređuju se dvije otopine od kojih prva sadrži sve osim LAP i sode bikarbone, NaHCO3.
Kada se sastojci pomiješaju i izliju na staklenu podlogu, reakcijom octene kiseline i sode bikarbone razvija se ugljikov dioksid, a zbog sredstva za pjenjenje, hmC, nastaje obilna i stabilna pjena. Pjena se potom osvjetljava ultraljubičastim zračenjem uslijed čega nastaje kopolimer akrilne kiseline, CH2=CH-COOH, i akrilamida, CH2=CH-CONH2. PEGDA pak povezuje lančane molekule u mrežu. Polimer se potom reže, pusti da bubri u vodi, te umače u smjesu glicerola i etanola te se suši na zraku. Dodatak glicerola je bitan. Bez njega nastaje krti aerogel, a ne materijal mekan i podatan poput krpe.
Riječ je doista o krpi. Materijal se može rezati škarama, rastezati i sabiti na sedminu volumena. Puca pri tlaku od 2 kPa, što znači da se krpa standardne debljine (4 mm) može kidati rukama.
Superkrpa može upiti 2,2 više tekućine od svog volumena ili primiti čak 30 puta veću masu vode od svoje. Nakon upijanja ne gubi čvrstoću, a sa nje se ništa ne cijedi. Za usporedbu, litra pamučne krpe ne može upiti više 0,7 litre vode – uz obilno cijeđenje kada se digne.
Tajna gelnog lista je u njegovom imenu. On je aerogel, pa upija kao aerogel, a ne kao krpa ili spužva, kapilarama koje se u njima nalaze. Oko svakog mjehurića ugljikova dioksida što je nastao reakcijom sode bikarbone i octene kiseline, stvara se polimerna opna. Kad u nastalu šupljinu uđe voda, da zamijeni plin (CO2), karboksilne skupine akrilne kiseline elektrolitički disociraju, uslijed čega dijelovi molekule polimera postaju negativno električki nabijeni. Oni se zbog toga odbijaju, pa se šupljina širi te prima još više vode. Sa širenjem šupljina povećava se i volumen gela: zato ova krpa nad krpama može, paradoksalno, upiti više – i to 2,2 puta više – tekućine od svog volumena u suhom stanju.
Kada će se nova krpa za brisanje pojaviti u trgovinama teško je reći. No ne mislim da ćemo dugo čekati jer je način njezine izrade sasvim jednostavan, za njezinu proizvodnju ne treba imati ni posebnu opremu ni posebne kemikalije. Autori spomenutog rada vide njezinu buduću primjenu prije svega u kirurgiji i drugim granama medicine. Moć upijanja viskoznih tekućina čini gelni list kandidatom za hemostatički materijal, sredstvo za zaustavljanje bilo vanjskog bilo unutrašnjeg krvarenja. Stoga bi mogao zamijeniti pamuk pri izradi zavojnog materijala.
Zbog kemijske postojanosti mogao bi poslužiti za brisanje razlivenih kemikalija u laboratoriju i u tvorničkom pogonu. Za dobru krpu uvijek se nađe posla.
Nenad Raos je kemičar, znanstveni savjetnik u trajnome zvanju, koji je radio do umirovljenja 2016. godine u zagrebačkom Institutu za medicinska istraživanja i medicinu rada (IMI). Autor je i koautor oko 200 znanstvenih i stručnih radova iz područja teorijske (računalne) kemije, kemije kompleksnih spojeva, bioanorganske kemije i povijesti znanosti. Bio je pročelnik Sekcije za izobrazbu Hrvatskog kemijskog društva, glavni urednik Prirode te urednik rubrike Kemija u nastavi u časopisu Kemija u industriji. Još od studentskih dana bavi se popularizacijom znanosti. Autor je 3000 znanstveno-popularnih članaka te 13 znanstveno-popularnih knjiga. Upravo mu je izašla još jedna, „Kemija – muza arhitekture“, koju je napisao u koautorstvu s arhitektom Zvonkom Pađanom.
