Indhold af materialekasse

Materialekassen indeholder materialer og udstyr, som du skal bruge i forløbet. Her finder du specielle materialer som ridsefaste skeer, hukommelsesmetal og farveskiftende perler, men også mere gængse materialer og udstyr som glaskugler, LEGO-klodser® og måleglas. 

Vi har udvalgt indholdet efter, hvad vi vurderede skolerne ikke selv har eller kan skaffe. De øvrige materialer, som du skal bruge i forløbet, skal du selv skaffe. Det er typisk lettilgængelige og billige materialer som engangskopper, bleer og elastikker. 

Herunder finder du indholdslisten samt beskrivelser af udvalgte materialer. Læs også mere om materialerne i lærervejledningen og i forløbsbeskrivelse. Download dem her.

Materialekassen indeholder følgende:

Ridsefast teske: Teske med overfladebehandling udviklet af forskere på DTU, som gør det praktisk taget umuligt at ridse skeen. Den DTU-udviklede overfladebehandling gør overfladen på stålet otte gange hårdere, end den er på normalt hærdet rustfrit stål. Læs mere.

Termokop: En termokop isolerer væsken i koppen fra dets omgivelser og kan dermed både holder væske kolde eller varme. Koppen virker ved at være dobbeltvægget og have luft hulrummetmellem inder- og yderside. Da luft er en meget dårlig varmeleder, forsinker den varmeudvekslingen mellem væsken i koppen og luften uden for. Koppen i materialekassen er desuden lavet af plast, som også har en ringe varmeledningsevne og derved bidrager til isoleringen.

Ice Melting Blokke (smelteblokke): Illustrerer forskellen på et materiale med høj densitet (aluminium) og et porøst materiale med lav densitet (skumplast). Aluminium er en af de bedste varmeledere, der findes, mens plastik og luft er dårlige varmeledere. Derfor leder aluminium luftens varme hen til isterningen meget hurtigere end skumplasten og derfor smelter isterningen på aluminiumsblokken hurtigst. Her er en rigtig god demonstration af varmeledning og forsøget med de to smelteblokke: "Misconceptions About Temperature” på videobloggen Veritasium. 

Pop-up’-termometret er en simpel lille plastikdims med en fjeder sat i spænd i et stykke metal i bunden. Ved 80 °C smelter metallet, fjederen frigives og skubber stiften op af røret - den ’popper op’ og viser kokken, at kalkunen er færdig. Langt de fleste metaller har smeltepunkter over 200 grader, men man kan sænke smeltepunktet ved at blande flere metaller og dermed lave en legering.

Fields metal er et eksempel på en metallegering med et lavt smeltepunkt, blot 62 °C. Legeringen består af 32.5% bismuth, 51% indium, 16.5% tin. Smeltepunkterne for de tre metaller er hhv. 271,4 °C (bismuth), 156,6 °C (indium) og 232 °C (tin), altså hver især meget højere, end når metallerne er blandet sammen. Field’s metal bruges blandt andet til støbning af hule metalgenstande, hvor andre metaller med højere smeltepunkter lægges uden på, og derefter smeltes kernen af Field’s metal væk.

Temperaturfølsomme babyskeer er lavet af en temperaturfølsom polymer. Dvs. lange kæder af molekyler, der ligger ordnet i en bestemt struktur. Når skeen varmes op, ordner polymererne sig i en ny struktur og dermed ændres refleksionen af lyset og derved også skeens farve. Skeen skifter farve, når temperaturen når over ca. 43 °C.

Armbånd med UV-følsomme perler: Perlerne indeholder såkaldt fotokromatiske farvestoffer (foto = lys, kromatisk = farveskift), der er følsomme overfor ultraviolet lys (UV-lys). Når farvemolekylerne rammes af lyset, ændrer de form og reflekterer derved lyset anderledes. Det observerer vi som ændret farve af perlerne.

Hukommelsesmetal er et fascinerende materiale, der kan 'programeres' til at huske en bestemt form, fx en papirklips. Hvis formen ødelægges, skal metallet blot varmes op til sin såkaldte overgangstemperatur, og før du når at blinke, har metaltråden af sig selv formet sig tilbage til en papirklips.Populært sagt, kan man sige, at hukommelsesmetaller har to strukturer, som deres metalkrystaller kan være i. Ved en temperatur højere end en given overgangstemperatur vil metallet vælge den ene struktur og ved temperaturer lavere end overgangstemperaturen den anden struktur. Hukommelsesmetaller anvendes bla. i termostater, nogle elkedler, brillestel, hjertestent og tandbøjler.

Hukommelsesplast består af to forskellige polymerer med hvert sit smeltepunkt. Ved den ene polymers smeltepunkt bliver plasten programmeret til den form, den skal ’huske’. Ved lavere temperaturer
kan plasten formes til andre midlertidige former. Når den igen varmes op, vender den tilbage til sin huskede form.

Envejsstof har fået sit navn fra den egenskab, at det kan suge vand til sig og transportere det igennem til den anden side af stoffet. Vandtransporten virker ved hjælp af den samme kapillærrørs-effekt, som også træer bruger til at suge vand op gennem stammen til trækronen. Bitte små kanaler i stoffet suger vandet igennem ved hjælp af adhæsionskræfter (’klisterkræfter’) og overfladespænding. Se en forklarende video (du får endda lidt videnskabsrap oveni) (engelsk). Se demo af ’Dry Inside’ fra Nanotex (00:50-1:50)

Temperaturfølsomt krystalark: Krystalarket kaldes også for termokromatisk film, hvor termo angiver, at filmen er følsom overfor temperatur og kromatisk betyder, at filmen reagerer på temperaturen ved at skifte farve. Det krystalark, som eleverne undersøger skifter fra sort til rød ved 25 °C. I takt med at temperaturen stiger yderligere, kan alle farverne i det synlige lys observeres efter tur (orange, gul, grøn, blå, violet), indtil arket igen bliver sort ved 30 °C. 

Temperaturfølsomme krystalark består af et tyndt lag af flydende krystaller med spiralformede molekylære strukturer (a la DNA-strenge), der udvider eller trækker sig sammen med stigende eller faldende temperatur, ikke ulig en fjeder. Når afstanden mellem de enkelte krystaller ændrer sig, ændres også farven af det lys, der reflekteres fra krystallerne. 

Temperaturfølsomt papir er blevet farvet med termokromatiske farvestoffer (termo = temperatur, kromatisk = farveskift), der er følsomme overfor varme. Når farvemolekylerne varmes op af f.eks. hånden, ændrer de form og reflekterer derved lyset anderledes. Papiret i materialekassen er trykt med blæk, der har farve ved lave temperaturer og bliver farveløst, når temperaturen stiger til over 31 °C.

Nanoklods: Det danske film NIL Technology og Institut for Nanoteknologi på DTU arbejder sammen med LEGO om at udvikle plastoverflader med bittesmå strukturer, der efterligner Morpho-sommerfuglens vinger. På overfladen af nanoklodsen er der ætset bittesmå strukturer (ribber) med varierende afstand og vinkel imellem dem. Derved kan forskerne frembringe felter med forskellige farver. Når eleverne tipper skålen vil klodsen skifte farve og intensitet.

Blå Morpho didius sommerfugl: Morpho didius har farvestrålende blå farver med metallisk skær. Der er ingen naturlige pigmenter, der kan producere denne blå farve. Farven skyldes hovedsageligt en kombination af forskellige lysfænomener, der opstår, når lyset rammer bittesmå, næsten usynlige skæl på vingerne, placeret i rækker ligesom tagsten på et tag. Disse fænomener forstærker den blå farve i lyset og fjerner de andre farver. Da farverne fremkommer vha. strukturer på vingerne fremfor pigmenter, kalder vi dem for strukturelle farver.
Læs mere (engelsk).
Se også video fra videnskabsbloggen Veritasium: “How to make colour with holes”.
Læs artikel om strukturelle farver og LEGO-DTU projektet i det europæiske skoleblad Science in School, Issue 33, 07/09/2015

Reflekterende film: Et andet eksempel på efterligning af Morpho-sommerfuglen. Reflekterende film består af skiftende lag af polyester og akryl med mikroskopiske strukturer, der giver filmen forskellige farver afhængig af vinklen, man betragter den fra.