Камінь, цегла, деревина, метали, пластмаси, композити - ось, мабуть, основні види матеріалів, якими користується людство. Нині в цей ряд технологи не проти додати ще нанотрубки, «твердий дим» і гідрогелю. І ось чому.

Анотація наукової статті по промисловим біотехнологій, автор наукової роботи -


Область наук:
  • промислові біотехнології
  • Рік видавництва діє до: 2013
    Журнал
    юний технік
    Наукова стаття на тему 'Зміст XXI століття'

    Текст наукової роботи на тему «Матеріали XXI століття»

    ?МАТЕРІАЛИ

    XXI СТОЛІТТЯ

    Камінь, цегла, деревина, метали, пластмаси, композити - ось, мабуть, основні види матеріалів, якими користується людство. Нині в цей ряд технологи не проти додати ще нанотрубки, «твердий дим» і гідрогелю. І ось чому.

    Його назвали «аерограф»...

    Мережа пористих вуглецевих трубок, які по всьому об'єму переплетені на нано- та мікрорівні, - ось що являє собою найлегший матеріал у світі, пише журнал Advanced Materials. Кубічний сантиметр цього синтетичного «повсті» важить всього 0,2 міліграма; він в 75 разів легше, ніж пінопласт, і дуже міцний. Вчені з Університету Кіля і Гамбурзького Технологічного університету назвали своє колективне творіння «аерографітом».

    Цей пластичний матеріал чорного кольору, який проводить електрику, дивує навіть своїх творців, які продовжують досліджувати його властивості. Професор Лоренц Кінлі і доктор Андрій Лотнік, аспіранти Меттіас Мекленбург і Арнім Шучардт розшифрували атомне будова матеріалу за допомогою просвічує електронного мікроскопа і з'ясували, що аерографії ще дуже еластичний. Він також добре витримує і стиснення, і розтяг. Його можна стиснути до 95%, і він повернеться до своєї первісної форми без будь-яких пошкоджень.

    Команда з Кіля, що складається з Арнима Шучардта, Райнера Аделанга, Йогнера Мішра і Сорена капс, використовувала оксид цинку в формі порошку. При нагріванні до 900оС він приймає кристалізовану форму.

    цинку формує мікро- і наноструктури, так звані тетраподи. Вони переплітаються і утворюють стійку структуру з частинок, які формують пористу сферу.

    Наступним кроком є ​​приміщення кулі в реактор для хімічного парофазного осадження, нагрів його до 760 градусів Цельсія. «У рухомій парової атмосфері, яка збагачена вуглецем, окис цинку покривається шаром графіту всього в кілька атомних шарів. Так формується мережева структура аерографіта. Одночасно подається водень. Він вступає в реакцію з киснем в окису цинку і призводить до виділення водяного і цинкового газу ». Залишається характерним чином переплетена, подібна трубці, вуглецева структура.

    Завдяки своїм унікальним особливостям, аерографії може використовуватися в якості електродів літій-іонних акумуляторів, що призведе до істотного зниження ваги батареї. Ще одна можливість використання аерографіта - конструкційний матеріал в авіації і космонавтиці. Він не тільки дуже легкий,

    але і здатний витримувати сильні вібрації. Нарешті, матеріал можна використовувати у вигляді фільтрів при очищенні води та повітря.

    «Твердий дим»

    Ще одна версія аерогеля, прозвана «твердим димом», створена співробітниками дослідницького центру NASA в Клівленді. Цей незвичайний матеріал не тільки один з найлегших в світі; він в 500 разів твердіше, ніж багато інших пластики і композити.

    «Спочатку ми розробляли цей матеріал для космічних скафандрів, - зазначила ведуча розроб-ботчіца« твердого диму »Мері Енн Медор. - Але потім з'ясувалося, що цей матеріал можна використовувати і при будівництві марсіанських поселень, і у виробництві холодильників, ТВ-антен...

    Новий аерогель зроблений на основі пластика, який висушується в надкритичних умовах для видалення всієї вологи. Після цього з нього можна робити тонкі і гнучкі листи або навіть плівки. Новий матеріал можна використовувати, наприклад, для гальмівних пристроїв NASA, співробітники якого нині працюють над надувними парашутами, що сповільнюють космічний корабель під час посадки і захищають апарат від високих температур в результаті тертя при вході в атмосферу.

    еластичної гуми?

    Багато хто вважає, що самий безрозмірний на світлі матеріал - відома всім гума. Насправді це не так. На світі існує ще ряд матеріалів, які куди її еластичнішою. Перш за все, до таких матеріалів відносяться гідрогелю - матеріали, тверді частинки яких рівномірно розподілені в об'ємі води. Прикладом гелю в побуті може послужити звичайний кисіль.

    Еластичність - відмінна риса практично всіх гідрогелів. Саме це властивість матеріалів обус-

    лавлівает їх широке застосування в якості матеріалу для контактних лінз. Більш міцні види гидрогелей використовуються, наприклад, для виготовлення штучних хрящів і сухожиль, заготовок для вирощування на них штучних органів.

    Однак нині почали застосовувати гідрогелю не тільки в медицині, але і в техніці. Так, нещодавно вчені створили ще один вид складного гідрогелю, яка має неймовірну еластичністю; його практично неможливо пошкодити механічним впливом.

    Новий гідрогелевий матеріал розроблений Жігенг Суо, вченим-матеріалознавців з Гарвардського університету. В його основі лежать два полімерних матеріалу - альгінат (alginate) і поліакриламід (polyacrylamide).

    Іонні зв'язку розриваються молекул альгінату дозволяють рівномірно розподілити енергію впливу на всю площу і весь обсяг матеріалу, це захищає від розриву молекули полиакриламида, які забезпечують еластичність гідрогелеві матеріалу.

    Така взаємодія двох компонентів призводить до того, що гідрогель міцніше гуми, може розтягуватися в 20 разів відносно початкової довжини. Тим часом каучук - самий еластичний матеріал природного походження - може розтягнутися всього в 5 - 6 разів.

    Крім цього, гель має властивості самовідновлення. Коли він втрачає еластичність, досить нагріти його до 80 градусів Цельсія, щоб початкові властивості повністю відновилися.


    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити