Nadenken Over De Vele Toepassingen Van Glas

{h1}

Glasonderzoek heeft alles veranderd, van architectuur tot communicatie, maar is een gebroken onderneming geworden.

Dit artikel achter de schermen werd aan WordsSideKick.com gegeven in samenwerking met de National Science Foundation.

Onderzoek in glas heeft bijna alles veranderd, van architectuur tot communicatie, maar glasonderzoek is een meer gebroken onderneming geworden. Particulier gefinancierde laboratoria zijn gesloten en universiteiten in de Verenigde Staten en Engeland, die ooit bolwerk in het glasonderzoek waren, hebben hun onderzoeksfocus veranderd. Ondertussen zijn wetenschappers in andere landen, met name in Japan, steeds meer geïnteresseerd in het potentieel van glasonderzoek.
Himanshu Jain, hoogleraar materiaalkunde en engineering aan de Lehigh University, is zowel een materiaalwetenschapper als een opvoeder, een erkende leider in het ontwikkelen van zeer geavanceerde vormen van glas voor biomedische sensoren, communicatie, micro-elektronica en een reeks andere toepassingen, en een fervente gelovige door ondervertegenwoordigde groepen toegang te geven tot baanbrekend onderzoek.
Jain is ook directeur van NSF's International Materials Institute for New Functionality in Glass (IMI-NFG) in Lehigh, een centrum dat onderzoekers van over de hele wereld samen met studenten brengt om de nieuwste glastechnologie te ontwikkelen.
"Innovatie en nieuwsgierigheid zijn niet gebonden aan culturele verschillen of geografische grenzen", zegt Jain. "Goede ideeën komen uit alle hoeken van de wereld, dus als onderzoekers moeten we actief streven naar het openen van nieuwe deuren waar mogelijk."
Korte cursus over glas bij Tuskegee
In 2004 heeft NSF zes IMI's gecreëerd om het leren over nationale grenzen heen aan te moedigen, waarbij elk centrum zich richt op een andere specialiteit. Jain co-regisseert IMI-NFG met Carlo Pantano van de Pennsylvania State University.
"We hebben twee doelen, de ene is onderzoek en de andere is onderwijs", zegt Jain. "We willen mensen van alle onderwijsniveaus en culturele of nationale achtergronden informeren en enthousiasmeren over de mogelijkheden die inherent zijn aan wetenschappelijk onderzoek in het algemeen, en glaswetenschappen in het bijzonder."
Om de toegang tot het gebied van glaswetenschappelijk onderzoek te verbreden, hebben Jain en Pantano een korte cursus over glaswetenschap en engineering voorgesteld, ontwikkeld en opgeleverd aan studenten van de Tuskegee University in Alabama.
Hoewel de deelname van minderheden aan wetenschap en techniek geleidelijk is toegenomen, blijkt uit een recente studie van het NSF dat slechts 4 procent van de academische posities op deze gebieden in handen is van Afro-Amerikanen.
"Onze hypothese was dat de studenten van Tuskegee zich vollediger zouden engageren in een omgeving waarin ze zich het prettigst voelden, in plaats van dat ze voor een beperkte tijd naar een onbekende omgeving werden overgeplant", zegt Jain.
Jain en Pantano waren aanvankelijk van plan om hun colleges op te nemen in een bestaande natuurkundecursus van Tuskegee. Ze waren echter aangenaam verrast om te horen dat het aantal studenten dat de cursus wilde volgen ver boven de normale capaciteit van de cursus uitkwam.
Geweldig verhaal over glas
De korte cursus IMI-NFG was bedoeld om studenten kennis te laten maken met de grondbeginselen: structuur, eigenschappen, verwerking en productie van glas. Zeventien uur lezingen werden gegeven door Jain en Pantano, inclusief demonstraties en video's om opwinding bij de studenten te genereren.
Jain en zijn collega's hadden een geweldig verhaal te vertellen. Glas lijkt op het eerste gezicht bijna eindeloos veelzijdig. We gebruiken glas om ons gezichtsvermogen te herstellen, wolkenkrabbers te versieren en artistieke schatten te creëren. We gebruiken het om te reflecteren, breken en licht door te geven, en om ondenkbare hoeveelheden informatie uit te wisselen in plakjes van seconden. Maar dit alles is slechts het oppervlak, zegt Jain. Als we kunnen leren om de chemische en mechanische eigenschappen aan te passen, kan glas worden gebruikt om de wonderen van de natuur na te bootsen en zelfs te herstellen.
Door samen te werken met medewerkers van Lehigh, Princeton, University of Delaware en over drie continenten, ontwerpen Jain en zijn collega's een biocompatibel glas in een skelet dat de genezing van gebroken botten belooft te stimuleren.
Biocompatibel glas voor helende botten
Net als het sponsachtige inwendige van menselijk bot, zal het nieuwe materiaal onderling verbonden poriën hebben om de groei van botcellen en de bloedstroom te bevorderen. Het onderzoeksteam probeert de biochemische en mechanische eigenschappen van bot aan te passen aan glazen steigers die poreus zijn op zowel de nano- als de macroschaal.
De nanoporiën, die slechts enkele nanometers (miljardste van een meter) in diameter meten, maken het mogelijk cellen te hechten en botmateriaal te kristalliseren. Macroporen, met diameters van ongeveer honderd micron (miljoenste van een meter), laten botcellen groeien in het skelet en vasculariseren, of vormen nieuwe bloedvaten en weefsel.
"We geloven dat dit materiaal de botregeneratie zal stimuleren, omdat cellen zich zullen vermenigvuldigen in het steigermateriaal en weefsel zullen vormen, waardoor de toevoer van voedingsstoffen voor botregeneratie wordt vergemakkelijkt", zegt Lehigh-professor Matthias Falk, celbioloog en IMI-NFG-medewerker.
"Wanneer je het glas op het beschadigde bot bevestigt, vormt zich een laag op het oppervlak van het glas met dezelfde chemische samenstelling als het natuurlijke bot", zegt IMI-NFG-medewerker Mohamed Ammar van het weefsellaboratoriumlaboratorium van de Universiteit van Alexandrië (Egypte).. "De botcellen komen naar deze laag en hechten zich eraan en vormen in feite een botmatrix rond het glas."
Andere toepassingen voor het materiaal zijn levering van medicijnen en de scheiding van virussen uit bloed, werk dat gaande is in het laboratorium van Lehigh-medewerker Xuanhong Cheng.

Meer ondervertegenwoordigde studenten aantrekken

De studenten in de korte cursus waren verslaafd. De activiteit was een zeer succesvol experiment in het genereren van de interesse van Afrikaanse Amerikaanse studenten in glaswetenschap en -techniek, en Jain wil dit nu ook in de toekomst op andere takken van wetenschap en techniek toepassen.
Jain, Pantano en Tuskegee faculteit gaan door met plannen om de colleges om te zetten in herhaalbaar Tuskegee-cursusmateriaal, om te leren als een combinatie van intensieve live lezingen en afstandsonderwijs. Daarnaast toonden veel Tuskegee-studenten interesse in de NSF-gesponsorde programma's "Onderzoekservaringen voor studenten" in Lehigh en Penn State.
"Onze samenwerking met de Tuskegee University zal wederzijds voordelig zijn voor het ontwikkelen van samenwerkingen in onderzoek en onderwijs," zei Jain. "Het heeft deuren geopend voor het aantrekken van slimme Afrikaanse Amerikaanse studenten naar Penn State en Lehigh voor het nastreven van een loopbaan in wetenschap en techniek.De middelen vertegenwoordigd door IMI-NFG zullen er verder voor zorgen dat deze studenten toegang hebben tot het wereldwijde streven naar wetenschap en technologie."
Bezoek deze URL voor een recent verhaal over lopend onderzoek van de Lehigh IMI.

  • 10 technologieën die je leven zullen veranderen
  • Bizarre eigenschappen van glas onthuld
  • De fysica van glas wordt wazig
Opmerking van de uitgever: Dit onderzoek werd gesteund door de National Science Foundation (NSF), de federale instantie die belast is met de financiering van fundamenteel onderzoek en onderwijs op alle gebieden van wetenschap en techniek. Zie het archief achter de schermen.


Video Supplement: How To Turn SAND Into GLASS.




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com