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Swiss Nano-Cube MEM-Modul

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  • 1. Bildungsplattform zur Mikro- und Nanotechnologie fürBerufsfach- und Mittelschulen sowie HöhereFachschulen3. VeranschaulichungMEM-Modul (BKU Teil 3)Autor: Andreas BeckDatum: Januar 2012Swiss Nano-CubeLerchenfeldstrasse 5, 9014 St.GallenTel. +41 (0) 71 274 72 66, info@swissnanocube.chwww.swissnanocube.ch
  • 2. Neue Eigenschaften Nanomaterialien zeigen „neue“ Eigenschaften. Beispiel Aluminium: − Alu-Folie ist chemisch sehr stabil und darum wenig reaktionsfreudig. − Alu-Nanopartikel verbrennen dagegen explosionsartig und werden als Raketentreibstoff eingesetzt. Alu-Nanopartikel Quellen: www.spiegel.de/wissenschaft/technik/0,1518,656774,00.html, http://german.alibaba.com/products/nanoparticles.html© 2011 - Swiss Nano-Cube 2
  • 3. Verhältnis Oberfläche : VolumenDas Verhältnis von Oberfläche zu Volumen eines Stoffesbeeinflusst dessen Eigenschaften.Der folgende Modellversuch soll diese Tatsachebeweisen. Auftrag: Bearbeiten Sie das Arbeitsblatt «Versuch mit Eisen» Quelle: http://www.nanoforschools.ch/© 2011 - Swiss Nano-Cube 3
  • 4. ModellversuchWir wissen alle aus eigener Erfahrung, dass sich einmassives Stück Eisen zwar erhitzen, nicht aber einfachso verbrennen lässt.Unsere Berechnungen haben ergeben, dass sich dieOberfläche des Eisenwürfels durch Zerkleinerungmassiv vergrössern lässt. Damit ist die Reaktionsflächeim Verhältnis zur Masse viel grösser geworden.Lässt sich nun das Eisen verbrennen? Quelle: http://www.zanger-pferd.de/hufbeschlag.htm© 2011 - Swiss Nano-Cube 4
  • 5. VersuchsdurchführungEisenpulver wird in eine offene Flamme gestreut. Quelle: http://www.ambergerschule-nuernberg.de/kla/20092b/Waerme15.html© 2011 - Swiss Nano-Cube 5
  • 6. ErgebnisTatsächlich ist es durchdie grosse Oberflächemöglich geworden, dasEisen zu verbrennen. Quelle: http://www.planet-schule.de© 2011 - Swiss Nano-Cube 6
  • 7. Anwendungen in Natur und TechnikIn Feuerwerkskörper aller Art werden die Farben durchdas Verbrennen verschiedener Metallverbindungenhervorgerufen.Beispiele beteiligter Metalle:Strontium  rotCalcium  orangeNatrium  gelbBarium  grünKupfer  blau Quelle: http://www.mc-vindonissa.ch/html/1__august_09.html© 2011 - Swiss Nano-Cube 7
  • 8. Anwendungen in Natur und TechnikDie Gesamtoberfläche unsererLungen beträgt ungefähr 140 [m2](Fläche eines Tennis-Spielfeldes).Das ist nur möglich, dank dem sieaus ca. 500 Millionen Lungen-bläschen (Alveolen) mit je einemDurchmesser von 0.25 [mm]bestehen.Durch die grosse Oberfläche wird eserst möglich, dass der Gasaustauschin so kurzer Zeit stattfinden kann. Quelle: http://www.lungenemphysem.org/lungenemphysem-beschreibung© 2011 - Swiss Nano-Cube 8
  • 9. Anwendungen in Natur und TechnikDie wirksame Oberfläche von Abgaskatalysatoren hat dieGrösse von zwei Fussballfeldern, damit die Umwandlung derSchadstoffe innerhalb der kurzen Zeit, die zum Durchströmenzur Verfügung steht, vollzogen werden kann. Quelle: http://www.recyswiss.ch/katalysatoren_recycling.html© 2011 - Swiss Nano-Cube 9
  • 10. Anwendungen in Natur und TechnikIn Schreinereien und Mühlen besteht die Gefahr vonStaubexplosionen. Wenn in der Luft viel feiner Staub(Holzstaub, Mehl etc.) vorhanden ist, reicht oft einFunke, um eine Explosion auszulösen. Quelle: http://www.aud24.net/pi/index.php?StoryID=105&articleID=154153© 2011 - Swiss Nano-Cube 10
  • 11. Anwendungen in Natur und TechnikDamit sich der Kraftstoffin Dieselmotoren explo-sionsartig entzündenkann, muss er durch dieEinspritzdüse möglichstfein zerstäubt werden. Quelle: http://www.aral.de/aral/sectiongenericarticle.do?categoryId=4000065&contentId=56447© 2011 - Swiss Nano-Cube 11
  • 12. Anwendungen in Natur und TechnikKandiszucker braucht viel länger, um sich in Wasser aufzulösen,als dieselbe Menge Puderzucker. Quellen: http://de.wikipedia.org/wiki/Kandis, http://boccafino.blogspot.com/2009/01/puderzucker.html© 2011 - Swiss Nano-Cube 12