Išteklių saugotojas

Aliuminis pirmą kartą išgautas 1854 m., tačiau žmonių reikmėms labiau imtas naudoti tik XX a. šeštąjį dešimtmetį. Šiandienšis metalas neturi konkurentų, kai įrengiami pastatų fasadai, jis naudojamas langams, durims, sienų apdailos plokštėms, stogams, žaliuzėms, saugančioms nuo tiesioginių saulės spindulių, moduliniams gyvenamiesiems blokams, naftos ir dujų platformose, surenkamosioms konstrukcijoms ir kt. Aliuminio gaminiai tampa vienais svarbiausių gamybos išteklių ateičiai. Tą lemia ir faktorius, kad vieną kartą pagamintas aliuminis patenka į nenutrūkstamą perdirbimo ciklą, o perdirbtas į gaminius nepraranda vertingųjų ypatybių. Ekologinis požiūris į apstatytąją aplinką siejamas su išteklių vertės išsaugojimu, energiniu efektyvumu, poveikiu aplinkai, žaliavų perdirbamumu, nesudėtinga eksploatacija ir atsparumu – ir visa tai įkūnija aliuminis.

Grožio ir praktiškumo dilema turi išeitį

Statybų pramonė – viena svarbiausių sričių, prisidedančių prie žmonijos progreso. Juk, jei statybos nuolatos netobulėtų, iki šiol gyventume mediniuose neekonomiškuose nameliuose. Šiandien aliuminio konstrukcijų, kurias drąsiaigalima vadinti tausojančiomis aplinką ateities konstrukcijomis, panaudojimo galimybės didžiulės.

Aliuminis praverčia tiek naujam, tiek rekonstruojamam pastatui – čia naudojami įvairiausios paskirties (langų ir kitokie) aliumininiai profiliai, aliuminio stiklo fasadai, ugniai atsparios aliumininės konstrukcijos, į pastato aliuminines konstrukcijas integruota saulės energijos sistema, profiliai pritaikomi langų, durų, fasadų, stogų, žiemos sodų, slankiųjų sistemų, saulės kontrolės sistemų, nuo įsilaužimų saugančių, neperšaunamų ir priešgaisrinių konstrukcijų gamybai ir kt.

Architektai ir projektuotojai, spręsdami urbanistinėje aplinkoje statomų ar rekonstruojamų pastatų fasado apdailos klausimus, nuolat susiduria su pastato išorės grožio, šiuolaikiškumo ir praktiškumo dilema. Tuo tarpu naudojant plačią aliuminio konstrukcijų programą, kuri suteikia didelę kūrybinę laisvę, nesunku konstruoti įvairiausius pastatų fasadus bei permatomus stogus iš aliuminio ir stiklo.

Leidžia sukurti neįtikėtiną namo išvaizdą

Dabar ypač populiari viena naujausių pastato eksterjero įrengimo technologijų – ventiliuojamieji fasadai, kurių apdailos elementai tvirtinami prie aliuminio karkasų. Ši inovatyvi technologija vis dažniau pasitelkiama renovuojant pastatų išorę. Iš ventiliuojamųjų fasadų daugybės teigiamų savybių svarbiausia ta, kad tarp išorės fasado ir išorinės namo sienos paliekamas nemažas oro tarpas. Jame esantį orą ir tikrąją išorinę sieną uždengia aliuminio kompozicinė plokštė, kuri laikosi ant vertikaliai prie sienos pritvirtintų aliuminio profilių. Kodėl aliuminis? Nors jis labai tvirtas, jo tankis yra mažas, tad aliuminio detalės fasadui beveik neprideda papildomos masės. Be to, aliuminis atsparus rūdijimui.

Aliuminio kompozicinių plokščių spalvinė gama išgaunama naudojant vieną inovatyviausių padengimo technologijų – skaitmeninį aliuminio lakštų dažymo procesą, užtikrinantį 100 % kūrybos laisvę. Tokia plokštė paprastai turi itin aktualią apsaugą nuo grafičių. Taikant ją suniokotos sienos lengvai nuplaunamos aukšto slėgio vandens srove. Ši plokštė niekada nenubyrės, taip užtikrindama itin ilgai nekintančią namo išvaizdą.

Išskiriant architektūrines fasadų apdailos galimybes, dėmesio nusipelno pati aliuminio skarda, kuriai būdingos puikios techninės savybės, estetinėišvaizda ir plačios pritaikymo galimybės. Su įvairiausiomis modifikacijomis ji naudojama gaminant aliuminio kompozicines plokštes, „sumuštinio“ tipo plokštes, fasadines kasetes, profiliuotus skardos lakštus, apskardinant fasadinius elementus.

Itin funkcionalios šiltosios aliuminio sistemos, iš kurių gaminami aliuminio langai ir durys, slankiosios arba ne aliuminio ir stiklo konstrukcijos terasoms, žiemos sodams, vidinės pastatų pertvaros, išorinės fasadų aliuminio sistemos. Pačios pažangiausios jos tinka net ir pasyviojo namo statyboms.

Dar vienas svarbus aspektas – saugumas. Visos aliuminio stiklo konstrukcijos gaminamos su grūdintu stiklu, todėl net jam dūžtant niekas nenukentės, nes toks stiklas dūžta į daugybę mažų neaštrių, nežalojančių detalių.

Aliuminio stiklo konstrukcijos turi didelį šviesos pralaidumą, todėl leidžia sukurti tokį fasadą, pro kurio langus maksimaliai plūs natūrali dienos šviesa.

Aliuminio stiklo konstrukcijos gali būti naudojamos vidaus interjerui kurti. Jos berėmės, todėl sudaro didesnės erdvės įspūdį, patalpos atrodo atviros.

Pažangiosios aliuminio… putos

Visame pasaulyje gaminių iš aliuminio ar jo junginių su kitomis medžiagomis (lydinių) tiek pramonėje, tiek buityje apstu. Šiuo metu kaip ypač stipria ir lengva medžiaga susidomėta aliuminio putomis. Tai naujausiasišradimas, dar vadinamas „metalo putomis“, kuriam prognozuojama didelėsėkmė. Nepaprastus produktus – stabilizuotas aliuminio putas (angl. Stabilized Aluminium Foam, SAF) ir iš jų gaminamas plokštes – iš perdirbto aliuminio jau gamina viena Toronto (Kanada) inovatyvių technologijų įmonė.

Iš aliuminio ir keraminių stabilizavimo dalelių pagaminta plokštė „Alusion™“ atrodo lyg vandens suplakta puta didelėmis arba mažomis poromis. Tokios plokštės gaminamos naudojant ištisinio liejimo būdą, į lydinį purškiant dujas: žaliava kaitinama tol, kol jos temperatūra pakylašiek tiekaukščiau nei yra lydymosi taškas, į lydinį purškiamos dujos, kurios stabilizuojasi išsilydžiusioje medžiagoje ir sukuria porėtą struktūrą. Specialiesiems efektams sukurti jos dengiamos įvairiomis dervomis, apsaugančiomis nuo druskų ir kitų cheminių medžiagų, arba derinamos su stiklu, kitų rūšių plokštėmis. Taip gimsta daugiafunkcė, nedegi, tvari medžiaga, kuriai nereikia specialios priežiūros, o dėl savo savybių ir išskirtinės išvaizdos teikiamų galimybių jau pripažinta inovacijas mėgstančių architektų ir dizainerių. Aliuminio putų plokščių raiški estetika leidžia jas individualiai pritaikyti tiek interjerui, tiek eksterjerui (net baldų gamybai), jas galima derinti su moderniais apšvietimo elementais, o dėl puikių garsą absorbuojančių savybių jos tinkamos naudoti visuomeninės paskirties pastatuose ir triukšmingose vietose.

Nebaisus ekstremalumas

Trečiasis pagal paplitimą elementas Žemėje aliuminis išgaunamas elektrolizės būdu iš aliuminio oksido, išskirto iš boksito. Kadangi pagrindinis aliuminio, kaip konstrukcinės medžiagos, trūkumas yra mažas atsparumas linkimui, jį paprastai lydo kartu su nedideliu kiekiu vario ir magnio (gaunamas duraliuminis). Naudojant lydinius iš aliuminio statybos srityje, sumažėja kitų metalų naudojimas, gerėja statinių atsparumas ir ilgalaikiškumas ekstremaliomis sąlygomis.

Iš aliuminio lydinio su jo mechanines charakteristikas gerinančiais priedais ekstruzijos būdu gaminami įvairių formų profiliuočiai. Toks gamybos būdas leidžia pagal konstruktoriaus poreikius sukurti bet kokią profiliuočio skerspjūvio formą. 

Dėl gerųjų savybių komplekso aliuminis plačiai naudojamas vėdinimo įrenginiuose.

Būdas gerokai pagerinti metalų savybes

Kalifornijos universiteto mokslininkai panaudojo nanodaleles, kad sukurtų lengvą ir kartu ypač tvirtą magnio lydinį, kuris gali sukelti tikrą revoliuciją statybų, automobilių ir lėktuvų pramonėje.

XIX a. pab. atrastas Hallo ir Héroulto aliuminio gamybos procesas padėjo paprastai ir pigiai gaminti dar lengvesnį už aliuminį metalą – magnį. Dėl savo svorio magnis galėtų padaryti tikrą revoliuciją statybų pramonėje – juk lengvesnės konstrukcijos leistų statyti aukštesnius ir tvirtesnius pastatus. Deja, jis yra minkštesnis už aliuminį. Ir nors lydiniuose su kitais metalais jis įgauna reikalingas savybes, šie gamybos procesai yra brangesni, todėl magnis vis dar naudojamas keliasdešimt kartų rečiau nei aliuminis. Tačiau panašu, kad Kalifornijos mokslininkams pavyko pasiekti proveržį – jų neseniai pagamintas magnio, cinko ir ypač kietos keraminės medžiagos silicio karbido lydinys turi savybes, netgi viršijančias aliuminio: jis yra kietas, tvirtas, plastiškas ir stabilus aukštoje temperatūroje.

Mokslininkai spėja, kad toks silicio karbido dalelių pritaikymas gaminant lydinius turėtų pagerinti ir kitų metalų savybes. Tai reiškia, kad artimiausiais metais pramonėje bus pradėti naudoti anksčiau netinkamais tvirtoms konstrukcijoms laikyti metalų lydiniai.

Beje, aliuminio pasiūla pasaulyje pirmąjį šių metų pusmetį augo 10,3 %.

Nauja būsena – skaidrus aliuminis

Oksfordo universiteto mokslininkams pavyko sukurti skaidrų aliuminį jo paviršių apšvitinus didelės galios rentgeno spinduliais. Ši medžiagos transformacija vyko tik akimirksnį, tačiau mokslininkai tikina, kad tokios aliuminio būsenos iki šiol niekas nėra tyrinėjęs, nes plazminės būsenos medžiagų Žemės paviršiuje nėra, jos dažniausiai aptinkamos žvaigždėse, pavyzdžiui, Saulėje.

Naujai medžiagos būsenai išgauti buvo pasitelkti FLASH lazerio spinduliai, kurie iš aliuminio atomų išmušė po vieną elektroną, tačiau nesuardė pačios medžiagos struktūros. Visa lazerio galia buvo nukreipta į mažytį lazerio tašką, kurio skersmuo buvo 20 kartų mažesnis už žmogaus plauko apimtį. Naują būseną aliuminis išlaikė 40 femtosekundžių.

Šislaimėjimas – permatomas aliuminis – gali padėti suvokti, kas vyksta tuomet, kai susikuria nedidelės žvaigždės. Pavykus šį procesą atkartoti Žemėje, būtų įmanoma užsitikrinti pigius ir nesibaigiančius energijos išteklius bei pasiekti tai, ką mokslininkai vadina šaltuoju skilimu.

Skystas aliuminis – pigiau

Aliuminio kasmet išgaunama apie 35–40 mln. tonų. Grynas aliuminis yra ganėtinai minkšta ir itin lengva medžiaga. Gal ir dėl to kai kurių aliuminio lydymo gamyklų teritorijose pūpso milžiniškas išbrokuotų detalių kalnas – juk perlydomas aliuminis taip patišlieka labai vertingažaliava pramonei. Jo perlydymas yra gana pelningas verslas, nes paties aliuminio gavybai reikalingos didelės sąnaudos. Pavyzdžiui, vien Vokietijoje net 49 %, arba 620 tūkst. tonų, aliuminio gaunama iš panaudoto metalo. Didžioji jo dalis į lydymo įmones patenka iš statybos pramonės ir automobilių gamyklų, į kurias dažniausiai aliuminis ir sugrįžta pakeitęs savo formą. Nes be šio korozijai atsparaus metalo šiandien neįmanoma įsivaizduoti statybos pramonei reikalingų mazgų ir konstrukcijų.

Imtis naujo verslo – gamintojams tiekti skystą metalą – sugalvota siekiant sumažinti bendras gamybos sąnaudas. Mat, palyginus su luitais, skystas aliuminis turi kelis pranašumus: jo nebereikia perkrauti, sandėliuoti, prireikia mažiau personalo darbo ir gamybos išlaidų. Be to, liejinių gamybos vietoje metalui perlydyti nebereikia papildomos elektros energijos, kuri sudaro apie 46,2 % bendrų sąnaudų. Pirmieji sunkvežimiai su šiuo skystu metalu pasirodė 1950 m. JAV.

Apšvietimo šuolis – taip pat ir dėl aliuminio

Prieš porą metų Nobelio premijos laureatais fizikos srityje tapo profesoriai Isamu Akasaki (Japonija), Hiroshi Amano (Japonija) ir Shuji Nakamura (JAV) – už našių mėlynų šviesos diodų, kurie leido sukurti ryškius ir energiją taupančius baltos šviesos šaltinius, išradimą.

Iki tol puslaidininkiai daugiausia buvo paremti vienatomėmis medžiagomis, t. y. siliciu. O čia yra labai įdomios medžiagos – dvinaris galio nitridas ir jo trinariai lydiniai su indžio ir aliuminio nitridais, kurių ne visi iki šiol galėjo būti traktuojami kaip puslaidininkiai. Priversti šias medžiagas šviesti buvo didelė problema. Jos pradėjo tai daryti atsitiktinai susidarius elektronus „sugaudančioms“ lokaliosioms būsenoms, kurios pateikė įdomų taikymą – mėlynos spalvos šviestuką. Šiandien mėlynų šviesos diodų naudojimas net kelis kartus mažina elektros energijos suvartojimą – pasaulio mastu tai sudaro šimtus milijardų dolerių per metus. Be to, ši technologija leidžia sukurti vadinamąjį išmanų apšvietimą, taip pat atvėrė kelią ir ultravioletiniams šviestukams.

Trimatis spausdinimas metalu

Amsterdamo mokslinių tyrimų laboratorija sukūrė trimačio spausdinimo metalu technologiją, kuria metalinius objektus galima išspausdinti tiesiog ore, ant bet kokio pagrindo ir be jokių laikančiųjų konstrukcijų. Aparatas gali naudoti įvairius metalus: aliuminį, plieną, nerūdijantįjį plieną, varį, bronzą – tereikia pakeisti spausdinimo galvutes. 

Pažangi ekstruzijos technologija leido neutralizuoti gravitacijos poveikį spausdinimo metu. Roboto purkštukas fiksuotais laiko tarpais išpurškia nedidelį kiekį ištirpinto metalo, iš kurio galima formuoti horizontalius, vertikalius arba kreivų formų strypus be jokių papildomų atramų, tiesiog ore. 

Dabar išradėjų vizija yra šios technologijos pagrindu sukurti nebrangų spausdinimo aparatą, tinkamą statybininkams, architektams ir baldų gamintojams.

Lietuviškas išradimas, įdomus pasauliui

Lietuviai sukūrė tarptautinę rinką sudominusią inovaciją – žaliuzes, kurios vasarą patalpas vėsins, o žiemą padės jas šildyti ir leis ne tik sutaupyti pinigų, bet kartu ir būti draugiškesniems aplinkai. Šis produktas jau dabar apdovanotas mažų ir vidutinių įmonių Europos čempionate „Horizon 2020“ ir joms prognozuojamas didelis populiarumas visame pasaulyje. Vienas sėkmės faktorių –inovatyviosios žaliuzės yra perdirbamos ir gaminamos iš perdirbamo aliuminio ir plastiko.

Produkto „Collect & Reflect“ ypatumas tas, kad viena žaliuzių juostelės pusė yra veidrodinė ir atspindi infraraudonąjį saulės šviesos spektrą, o kita juostelių pusė – padengta šilumą sugeriančia medžiaga. Kitaip tariant, žiemą tokios žaliuzės tampa radiatoriumi, kurį sušildo saulė, o vasarą saulės kaitra atspindima išsaugant patalpos vėsą. Be to, su šiomis žaliuzėmis patalpoje daug šviesiau nei su ritininėmis užuolaidomis, nes jomis galima reguliuoti šviesos srautą, nukreipiant jį į lubas.

Naudojant šias žaliuzes per metus jų kvadratinis metras sutaupytų apie 300 kW energijos – tiek, kiek per šį laikotarpį sunaudoja šaldytuvas.

Pasirodo, atlikus patentinę paiešką, nerasta analogų, tad, atlikus mokslinius bandymus VGTU Pastato energetinių ir mikroklimato sistemų laboratorijoje, docentui, UAB „Saulės vėjo aruodai“ direktoriui Giedriui Šiupšinskui teko sugalvoti naujų metodikų išbandyti šiamišradimui.

„Supernova“ iš aliuminio ir akibrokštas su arbūzu

Ar visada aliuminis, dažniausiai įsivaizduojamas kaip kietas metalas, yra toks stabilus ir nepavojingas? Pasirodo, kad aliuminis lengvai dega ir gali virsti net mini supernova! Antai Notingamo universiteto mokslininkai laboratorinėje traukos spintoje aliuminio miltelius tiesiog papūtė į liepsną ir… išsiaiškino, kad šio metalo dalelės lengvai įkaista ir virsta ugnies kamuoliais, kurie, sulėtinus vaizdą, labai primena sprogstančią žvaigždę.

O ar galima numatyti, kas nutiks į arbūzą pilant išlydytą aliuminį (lydymosi temperatūra – 660 °C)? Atlikus tokį bandymą, vietoje tikėtino sprogimo buvo gautas liejinys, savo išvaizda šiek tiek primenantis prieš kelerius metus gautus skruzdėlynų liejinius, kai amerikiečių entomologas profesorius W. R. Tschinkelis tokiu būdu įrodė, kad skruzdės yra vienos geriausių architekčių gyvojoje gamtoje.

Eksperimentas su arbūzu buvo pavojingas, nes lašas skysto aliuminio akimirksniu gali sukelti daug sunkesnių sužalojimų nei lašas ant odos užtiškusio verdančio aliejaus…