Nya material
Diamanter är kol. Skillnad mellan diamant och kol är att en diamantatom har fyra korta starka bindningar till de fyra närmaste atomgrannarna. Diamant brinner lika bra som kol. Diamant är det hårdaste ämnet. Det enda som är hårdare än naturliga diamanter är konstgjorda diamanter. På grund av hårdheten leder diamant ljud och värme mycket bra. Det är lätt att slå sönder en diamant.
På Ångströmslaboratoriet i Uppsala har man kommit på, hur man kan skapa konstgjorda diamanter genom att ha en het kolaktig gas med lågt tryck. Kolet kondenseras på en kiselskiva, där den bildar diamant. Kiselskivan kan ha en speciell önskad form. Diamantkristallerna på ytan bildar en sammanhängande enhet. Då diamantlagret är klart, kan ett stödande lager av nickel läggas på, innan kiseln etsas bort. Ref.: Forskning & Framsteg 1/03.
Det finns elektriskt ledande plaster. Man kan göra en dagstidning, lystransistor (jämför lysdiod) eller en hoprullbar dator på det viset.
Kombineras detta med gummi, utvidgar sig materialet, då spänning läggs på. På detta vis kan man göra konstgjorda muskler, till t ex robotar.
Ref.: Illustrerad Vetenskap 4/01.
Japanska forskare har skapat en extremt böjlig metall-legering av titan, tantal, niob, zirkonium och syre. Man kallar det gummimetall. Det går att sträcka mer än vanlig metall, varefter det återtar sin ursprungliga form, som om det vore av gummi. Överskrider man en viss gräns, uppför emellertid materialet sig som lera. Ref.: Ny Teknik 22/03.
Längdutvidgning
Allt material utvidgar sig då det blir varmare. Det enda materialet som utgör ett undantag är vatten: det är tyngst (har högst densitet) vid +4°C. Att till exempel metaller utvidgar sig i värme, kan man se på uppspända trådar: trådarna i kraftledningsstolpar hänger alltid längre ner på sommaren än på vintern.
Även betong utvidgar sig i värme: förr göt man betong som vägbeläggning: vid var tionde meter fick man ha en skarv på en centimeter (som fylldes med asfalt, vilken sköt upp under sommaren). Om man inte skulle ha skarvarna så tätt, skulle ändarna på vägarna röra sig flera meter mellan vinter och sommar. Anledningen till att man ville ha kvar betongvägarna att de var mycket slitstarka.
Anledningen till att asfaltvägar inte utvidgar sig är att den består av småsten som är sammanbundna med asfalt.
Järnvägsräls utvidgar sig också av värme: studera hur breda skarvar man måste ha mellan rälsen (på ett ställe där rälsen inte är svetsad samman). Mycket varma dagar hände det att avståndet mellan skarvarna inte räckte till: rälsen bockade sig då till så kallade solkurvor, varvid urspårningar skedde. Det är oerhörda krafter i material som utvidgar sig, så det räcker inte med träsyllar för att hålla rälsen på plats. Den helsvetsade rälsen hålls på plats med tätt placerade starka betongsyllar och kraftiga klammer.
Varje ände på Öresundsbron kan förlänga sig sex meter mellan vinter och sommar.
Det är också längdutvidgningen som får en spis eller en bilmotor att knäppa, då de svalnar. Fästen och plåtar är olika varma och rör sig olika mycket i förhållande till vartannat vid avsvalnandet.
Även Concord utvidgade sig: piloterna kunde föra in en handflata mellan instrumentbrädan och väggen vid Mach 2. Då planet stod stilla fanns inget avstånd.
Glasmetall
Den japanske naturforskaren Akihisa Inoue har fått fram ett nytt material genom att blanda metaller med stora skillnader i atomstorlek, som zirkonium, aluminium, nickel och koppar. Materialet är segt och formbart som glas då det är smält. Då det stelnat är det starkare än stål. Ref.: Forskning & Framsteg 8/02.
Terfenol och Sensglas
På 70-talet dök två konstruktionsmaterial upp, som ändrade sin längd genom magnetisk påverkan. Materialen levererades i runda stänger. Det ena materialet skapade ett svagt magnetfält, då det trycktes ihop; det andra materialet utvidgade sig då man la på ett magnetfält. Materialen var inte speciellt bra, men betecknade en ny era för material: det sistnämnda utvidgade sig bara några tiondels mm per decimeter och krävde väldiga magnetspolar.
Magnetism
I järn, med vissa kemiska föreningar som kobolt och nickel, men även rena metaller som nickel och mangan, kan atomernas lägen ändras. Detta kan ske genom att två magnetiska material gnids mot varandra eller att man lindar ledningstrådar runt materialet och lägger på en likspänning. En del atomer i materialet vrider sig då, så de får lika riktningar på spinnet. I och med elektroner roterar runt kärnan, uppstår elektromagnetism. Då vissa atomer intagit lika riktningar, uppstår ett magnetiskt flöde ur materialet.
Då man letar efter metaller i jorden, till exempel guld, lägger man på ett yttre magnetfält: de normalt omagnetiska metallerna blir då svagt magnetiska: fenomenet kallas diamagnetism.
Ref.: Illustrerad Vetenskap 6/97.
Även kolbollar kan vara magnetiska. Tatiana Makarova fann, att då man placerade en massa kolbollar intill varandra och la på högt tryck och temperatur, blev de magnetiska. Vid 230° förlorade de magnetismen, men fick tillbaka den då temperaturen sjönk. Ref.: Ny Teknik 43/01.
Forskarna vet ännu inte vad som orsakar magnetismen, men man tror att kolbollarna inte är perfekta: då ligger inte atomerna korrekt; eller så sker det vissa kopplingar mellan kolbollarna. På fem olika ställen runt om i världen kunde man bekräfta Tatianas resultat, men magnetismen uppstod bara ibland. Man kom fram till att svag magnetism kan uppstå vid vissa kol-sye-kväveföreningar. Man har fått EU-bidrag för att forska vidare. Eftersom kol-sye-kväveföreningar kan bli svagt magnetiska, kan även plast och socker bli magnetiskt: man kan tänka sig att man intar mediciner: med ett pålagt yttre magnetfält fastnar medicinen på besämda ställen, till exempel en tumör. Ref.: Kunskapskanalen maj 2006.
Vakuum och luft
Vi är så vana vid att vistas i luften, att vi inte tänker på hur det kan vara att vistas i vakuum. Inte förrän Torricelli 1642 började experimentera med vakuum, kunde man visa vad som hände, då man pumpade ut luften ur ett kärl. Vid ett experiment visade Torricelli att man aldrig kan nå högre än ca 76 cm hög pelare av kvicksilver i ett hermetiskt tillslutet rör, då det är vakuumet i den tillslutna änden, som drar upp den flytande vätskan.
Innan experimenten kunde man inte föreställa sig vad ett lufttomt fenomen var. Man kunde inte föreställa sig hur det skulle kännas, då man kom ovanför atmosfären.
Som bekant lyfter en ballong, fylld med väte eller helium. Den vill sväva ovanpå atmosfären, eftersom ballongen med gasen som är inuti den är lättare än den omgivande luften. Om man placerar en sådan ballong inuti en bil, svävar den upp mot taket. Men vid inbromsning åker ballongen bakåt. Man får tänka sig att luften i bilen har en viss tyngd, som åker fram vid inbromsningen. Ballongen, som hela tiden vill sväva i detta lufthav, svävar därför bakåt vid inbromsningen, bort från den plats där tyngden samlas. OBS! Var försiktig och tänk på din och andras säkerhet på vägen, om du tänker prova dessa experiment!