Polystyrenové ozdoby
V úvodu netradičně trochu reklamy na jednoduchý „zázrak“, který baví kreativní děti všech věkových kategorií už přes tři desetiletí a za velkou louží je znám pod názvem „shrinky dinks“ – což by se dalo volně přeložit jako scvrkávající se drobnosti. Celé tajemství spočívá v předpjaté formě polystyrenu. Samozřejmě ne pěnového, jaký známe z obalů a tepelných izolací, ale jeho kompaktní podoby, v níž připomíná „klasickou“ umělou hmotu. Když se z něho vyrobí fólie podobná té do zpětného projektoru, dá se také popsat, pokreslit, pomalovat nebo potisknout v barevné tiskárně. Zejména, když má jemně zdrsněný povrch. Uměleckou seberealizací to ale nekončí, jenom začíná. Hlavní práci dělá vyhřátá trouba, do níž se nakreslené nebo vytištěné a vystřižené obrázky na pár minut vloží. Teplem se sice nejdřív deformují, ale pak se opět vyrovnají. Jenže to jsou už téměř o dvě třetiny menší, o něco tlustší, barvy tím pádem oživnou a původně ohebná nezajímavá fólie se změní na pevnou, sklu podobnou vrstvu:
Ještě pro zajímavost – vlastníkem patentu i prvním výrobcem „shrinky dinks“ je Betty Morrisová, která před 38 lety byla klasickou americkou domácí paní, starající se o tři děti. A právě díky svému synovi vyzkoušela nápad, který ani nebyl její, jen o něm slyšela. Pomalovala nějaká průhledná plastová víčka z potravinových obalů, obrázky vystřihla a dala „zapéct“, aby se pokusila vytvořit pro skauty netradiční, vlastnoručně vyrobené vánoční ozdoby. Ani předem velmi nevěřila, že by z toho mohlo něco být. Jenže bylo a za pár měsíců si s manželem otevřeli obchod se zajímavou hračkou, a ta se zakrátko stala hitem.
Tajemství smršťování
Schopnost polystyrenové fólie se rovnoměrně scvrkávat závisí od způsobu její výroby. Při 190 °C roztavený polystyren se vytlačuje přes matrici a navíjí na buben, čímž se natahuje jedním směrem. Vzniklá vrstva musí být na jiném bubnu natažena i ve směru kolmém. Tak vznikne dvouose předpjatá fólie, v níž jsou polymerní řetězce našponovány. Tuto formu jim vnutilo rychlé ochlazení, v nataženém stavu „zamrzly“. Teplo je však osvobodí a dlouhé molekuly si „vzpomenou“ na svoji stabilnější, ale méně uspořádanou formu a nakrabatí se. Tím se původně tenká fólie scvrkne, zhrubne a zpevní. Nejde tedy o nijakou převratnou technologii. Přesto nabízí několik možností využití nejen pro potěšení dětí, ale i pro vědecký výzkum, který se také vlastně podobá kreativní sofistikované hře.
Když si "hrají" vědci
Například v roce 2007 biochemici z Kalifornské university v Berkeley využili zmenšující se polystyrenovou fólii v kombinaci se silikonem na rychlou, levnou a relativně jednoduchou výrobu různých atypických mikrokapalinových zařízení pro práci v biologické laboratoři. Nebo v letošním roce v časopisu Nano Letters tým Northwestern University představil metodu (soft-litografii) tvorby forem s nano-strukturovaným povrchem, jehož vlastnosti (například optické) se mění podle toho, jak se mění hustota vzoru (uspořádání nanočástic nebo nanometrových otvorů) natažením, případně kontrakcí podkladu. I tito výzkumníci si vzpomněli na materiál ze „shrinky dinks“.
Před týdnem odborný časopis Soft Matter uveřejnil článek vědců z North Carolina State University, kteří si také pohráli se smršťující se fólií. Nedělali s ní žádnou „velkou vědu“, jenom spojili dva jednoduché fyzikální poznatky – že se předpjatý polymer teplem scvrkává a že černá barva absorbuje tepelné infračervené záření mnohem lépe, než světlá. To umožňuje z dvojrozměrné fólie bez doteku, „na dálku“, jenom pomocí světla vhodné vlnové délky poskládat trojrozměrný útvar. Jak? Jednoduše. Linie, podél nichž se má vrstva ohnout, se vytisknou na klasické inkoustové tiskárně. Plošný tvar se vystřihne a umístí pod infračervený zářič. Protože černá barva tuto vlnovou délku pohlcuje lépe než světlá, potištěná linie se ohřívá o něco více než okolní materiál. A tak se smrští při teplotě, která průhledné části ještě nedeformuje. To si samozřejme vyžaduje mít ohřev pod důslednou kontrolou. Od šířky vytištěné černé linie závisí na jak velké ploše dojde ke zkrácení, a tedy jak velký bude výsledný úhel ohybu. Lze tedy předem zvolit 90stupňový ohyb nevyhnutný pro kvádry a krychle, nebo 120stupňový pro pyramidy. Ke kontrakci samozřejmě nedochází v celé tloušťce polystyrenové vrstvy, jenom na straně barvy. Folie je průhledná, infračervené světlo propouští a dá se potisknout z jedné i z druhé strany. Tak lze předem naprojektovat složení na jednu i druhou stranu a vytvářet rozmanité trojrozměrné tvary. Vše nejlépe dokumentuje video:
Možná jste si řekli, že to ani není věda, jenom takové kreativní pokusničení. Není to úplně pravda, stačí nahlédnout do doplňkových informací k článku. Jednoduché věci jsou svým způsobem geniální a dojdou často k nečekanému uplatnění. Možnost jenom pomocí světla poskládat trvanlivou umělou hmotu do předem zvoleného tvaru například tam, kde to nemůžeme udělat mechanicky, jistě není na zahození. Snad to nějací koumáci, a nemusí jít zrovna o vědce, využijí na něco více či méně smysluplného. Kreativita obohacuje. A nejen všední dny. Betty Morrisová svým jednoduchým nápadem a podnikavostí přinesla mnohým dětem zábavu, ale také finančně nadprůměrně zajistila svojí rodinu.
Diskuze:
