российские умы создали металл, который не тонет / Научный хит
Как сообщает пресс-служба Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого, ученым данного учебного заведения удалось разработать и запатентовать технологию производства пористого металла на основе алюминиевого сплава. За счет необычной структуры даже достаточно большие листы металла не тонут в воде.
Эффект пористости достигается не только за счет самого состава сплава, но и благодаря добавлению специального вспенивающего газа на этапе изготовления. Преимущество пористого металла по сравнению с «обычным» заключается не только в плавучести, но также и увеличенной жесткости готовых металлоконструкций, а также крайне высоких звуко- и теплоизолирующих свойствах. Как заявил заместитель заведующего Лабораторией легких материалов и конструкций СПбПУ Олег Панченко,«При достижении высокой пористости материала плотность его можно снизить до уровня плотности воды и даже ниже. Это означает, что материал не будет тонуть. Например, при использовании в конструкции морских судов металла такого типа они смогут сохранять плавучесть даже в случае возникновения серьезных повреждений корпуса».
Пористый сплав в разрезе
Очень часто в производстве используется металл с толщиной около 1 миллиметра, что накладывает ряд ограничений. Например, сложность соединения деталей между собой или изменение формы заготовок. Использование пористого материала даст возможность избежать многих сдерживающих факторов, увеличить толщину и сохранить при этом вес и жесткость конструкции.
Стоит отметить, что похожая технология уже была применена японскими специалистами, но их металл был целиком пористым. Разработчики из Северной столицы же сумели создать неоднородный по структуре металл: между нижним и верхним сплошными слоями заключен пористый слой, что позволяет использовать его в целом ряде металлоконструкций, в том числе и при сварочных работах. sci-hit.com
Создан новый металл, который не тонет в воде
Исследователь из Нью-Йоркского политехнического университета Нихиль Гупта разработал совершенно уникальный металл, который имеет настолько низкий удельный вес, что даже не тонет в воде.
Новый сплав представляет собой синтактическую пену из магния, которая образовывает металлическую матрицу с расположенными внутри микропорами и полостями. Благодаря этому удельный вес металла снижается примерно на 30% по сравнению даже с самыми сверхлегкими сплавами, но при этом это никак не влияет на прочностные характеристики.
Новая разработка уже вызвала широкий интерес в военной промышленности – этот сплав открывает большие возможности для создания перспективных образцов военной техники, в частности в области самолето- и кораблестроения.
Как сообщается, удельная масса металла составляет всего 1 г/см2, при этом он способен выдерживать давление до 172 мН/м2, он прочнее экструдированной алюминиевой пены примерно на 44%. При этом себестоимость металла крайне низкая, так как для его производства используются те компоненты, которые широко распространены в настоящее время.
Автор статьи: Александр Матвеев
www.flamenews.ru
Российские ученые создали алюминий, который не тонет
Российские ученые создали алюминий, который не тонет ;
Химики из российского Южного Федерального университета и Университета штата Юта (США) разработали новую сверхлегкую кристаллическую форму алюминия. Она не тонет в воде и может быть применена в различных сферах экономики и промышленности. Для создания нового материала был применен инновационный подход с использованием вычислительной техники. Об исследовании сообщает Science Daily.
Бросьте алюминиевую ложку в наполненную раковину, и она пойдет ко дну, поскольку этот привычный в быту металл плотнее воды. Но если изменить молекулярную структуру алюминия, применив компьютерное моделирование, как это сделал Александр Болдырев, работающий в Университете штата Юта, можно получить сверхлегкую кристаллическую форму металла, которая будет легче воды. Результаты исследования, выполненного им совместно с коллегами из российского Южного Федерального университета (Ростов-на-Дону), опубликованы в издании «Journal of Physical Chemistry C.». Исследования группы поддерживаются Национальным научным фондом США и Министерством науки и образования России.
«Мои коллеги продемонстрировали инновационный подход к решению проблемы», — заявил Болдырев, профессор кафедры химии и биохимии Университета штата Юта. «Начав с известной кристаллической решетки, в данном случае алмаза, они заменили каждый атом углерода алюминиевым тетраэдром». Расчеты подтвердили, что такая конструкция представляет собой новую легкую метастабильную форму кристаллического алюминия. К удивлению ученых, плотность нового материала составила всего 0,61 грамм на кубический сантиметр — в разы меньше плотности стандартной формы алюминия (2,7 г/см3
Открытие ученых позволит женщинам рожать после менопаузы
Алюминий — немагнитный, устойчивый к коррозии, широко распространенный, относительно недорогой и легкий в производстве материал, и новое необычное свойство значительно расширит сферу его возможных применений. «Космонавтика, медицина, электросети и создание легкие экономичные автомобильных деталей — лишь первые приходящие в голову варианты», — отмечает Болдырев. «Конечно, еще очень рано размышлять о том, как можно будет использовать такую форму алюминия, ведь многие ее свойства нам пока неизвестны. Например, мы ничего не знаем о ее сопротивлении». Тем не менее, по словам ученого, открытие отражает новый подход к дизайну материалов. «Удивительным аспектом этого исследования является его методика: использование известной структуры для разработки нового материала», — говорит Болдырев. «Она открывает путь для будущих открытий».
Сообщить об ошибке на сайте
Поздравляем, вы оформили подписку на дайджест Хайтека! Проверьте вашу почту
Спасибо, Ваше сообщение успешно отправлено.
hightech.fm
Ученые создали алюминий, который не тонет в воде » Военное обозрение
Ученые-химики из российского Южного Федерального университета и Университета штата Юта (США) разработали новую сверхлегкую кристаллическую форму алюминия, которая не тонет в воде и может быть применена в различных сферах промышленности, сообщает hightech.fm со ссылкой на Science Daily.
Привычный в быту алюминий плотнее воды, «но если изменить молекулярную структуру металла, применив компьютерное моделирование, как это сделал Александр Болдырев, работающий в Университете штата Юта, можно получить сверхлегкую кристаллическую форму металла, которая будет легче воды», пишет издание.
Исследования, проводимые совместно с Южным Федеральным университетом (Ростов-на-Дону), поддерживаются научным фондом США и Минобразования России.
Мои коллеги продемонстрировали инновационный подход к решению проблемы,
сказал профессор американского университета Болдырев.Начав с известной кристаллической решетки, в данном случае алмаза, они заменили каждый атом углерода алюминиевым тетраэдром,
рассказал он.По словам профессора, «расчеты подтвердили, что такая конструкция представляет собой новую легкую метастабильную форму кристаллического алюминия».
Он сообщил, что «плотность нового материала составила всего 0,61 грамм на кубический сантиметр – в разы меньше плотности стандартной формы алюминия (2,7 г/см³)». Новая кристаллическая форма оказалась также легче воды, плотность которой составляет 1 г/см³.
Новое необычное свойство значительно расширит сферу его возможных применений.
Космонавтика, медицина, электросети и создание легкие экономичные автомобильных деталей – лишь первые приходящие в голову варианты,
отметил Болдырев.Конечно, еще очень рано размышлять о том, как можно будет использовать такую форму алюминия, ведь многие ее свойства нам пока неизвестны. Например, мы ничего не знаем о ее сопротивлении. Тем не менее, открытие отражает новый подход к дизайну материалов. Удивительным аспектом этого исследования является его методика: использование известной структуры для разработки нового материала,
сказал профессор.Она открывает путь для будущих открытий,
добавил он.Созданный химиками композитный металл не тонет в воде
Исследователи компании DeepSpringsTechnology (DST) совместно со специалистами из Политехнической школы инженерии при Нью-Йоркском университете создали новый металлокомпозит, который настолько лёгок, что может держаться на воде и не тонуть.
Композит с матрицей из магниевого сплава представляет так называемую синтактическую пену – тип композитного материала, созданный путём заполнения металлической, полимерной или керамической матрицы полыми частицами. В данном случае матрица из магниевого сплава наполнена полыми частицами карбида кремния, разработанными DST. То есть она представляет собой своего рода металлическую пену.
Учёные утверждают, что в результате у них получилась самая лёгкая в мире синтактическая пена с металлической матрицей. «Пенная» структура позволяет материалу иметь плотность 0,92 грамма на один кубический сантиметр, то есть меньше плотности воды, так что материал может удерживаться на поверхности жидкости и не тонуть.
Чрезвычайно прочные шарики из карбида кремния способны выдерживать давление более 1757,6 килограмм-силы на квадратный сантиметр. Такие сферы также могут обеспечить ударопрочность, действуя как поглотители энергии.
Изменение количества сфер, которые добавляются к матрице, позволяют композиту приобретать и некоторые другие свойства, которые могут быть настроены в зависимости от цели применения.
В будущем подобный материал может быть использован для строительства морских судов, которые будут оставаться на плаву даже после получения повреждений корпуса. Кроме того, материал получился достаточно плотным, чтобы изготовленное из него судно могло выдержать суровые морские условия.
Материал также может похвастаться термостойкостью, что делает его жизнеспособной альтернативой лёгким композитам с полимерной матрицей, которые были в центре внимания многих исследований в последние годы и использовались для изготовления компонентов морских судов и автомобилей (вместо более тяжёлых компонентов на основе металлов).
«Эта новая разработка в области композиционных материалов – очень лёгкий материал, который позволит снова вернуться к изготовлению компонентов из металла, – говорит профессор кафедры механики и аэрокосмической техники Нихил Гапта (Nikhil Gupta), соавтор исследования. –Способность металлов выдерживать более высокие температуры может стать огромным преимуществом, если компоненты изготавливаются для двигателя или же им придётся контактировать с выхлопными газами».
Среди некоторых потенциальных способов использования материала не только облицовка дна корабля, также, по мнению создателей, он пригодится для создания автомобильных деталей, плавучих машин и брони для военного транспорта. Последний пример объясняет, почему разработки DST осуществляет при поддержке Научно-исследовательской лаборатории армии США (US Army Research Laboratory).
По словам разработчиков, прототипы устройств из нового материала будут протестированы в течение ближайших трёх лет.
Подробности – в научной статье, опубликованной в издании Journal of Impact Engineering.
nauka.vesti.ru
Материалы будущего, которые можно использовать уже сегодня
Легкий металл, который не тонет в воде, ткань, которая меняет цвет по первому требованию, гель не тяжелее воздуха — мы выбрали пять футуристических материалов, которые с легкостью можно использовать уже сейчас. А вдруг именно вам придет в голову идея, какой инновационный объект из этих материалов создать?
Металл, похожий на воздушный шоколад
Пенометалл — прочный и легкий материал с теплопроводностью в разы ниже, чем у металла, из которого он изготовлен. Вспенивают алюминий, сталь, латунь, титан и различные сплавы.
Производят подобные материалы с 1990-х годов, но с совершенствованием технологии они приобретают все более невероятные свойства. Например, некоторые образцы могут останавливать бронебойные пули, сжиматься до 80 процентов от своего размера под воздействием веса или держаться на поверхности воды. Способов получения металлопены очень много — можно пропускать горячий газ через расплавленный металл, использовать реактивы, выделяющие газ при нагревании, или формы из полиуретановой пены.
Металлическую пену применяют в авиа- и машиностроении, в теплоизоляции и для производства легких ударопрочных деталей. Примечательно, что пенометалл легко обрабатывается, разрезается, склеивается со стеклом и другими материалами, а значит, его можно использовать и в декоративных целях.
Гель, в котором жидкость заменили газом
Аэрогель — прекрасный теплоизолятор, прозрачный прочный материал, который на 98% состоит из воздуха, а значит — почти полностью невесом. Производят его на основе диоксида кремния, глиноземов, оксидов олова или хрома.
Аэрогель впервые был синтезирован еще в 1931 году американским химиком Стивеном Кистлером, а уже в 1990-х годах был создан аэрогель на основе углерода. Производство аэрогеля трудозатратное, но не очень сложное: сначала гель полимеризуют, потом с помощью спирта обезвоживают и высушивают в специальном аппарате с помощью углекислого газа. Из-за рекордно низкой плотности аэрогель выглядит как прозрачный голубоватый воздух.
Применяют аэрогель для теплоизоляции скафандров космонавтов, в куртках альпинистов и в промышленной теплоизоляции. Слой аэрогеля толщиной в 2,5 см способен защитить от жара паяльника или газовой горелки.
В интерьере такой гель можно использовать, например, для создания эффекта левитации объектов, а также для продвинутой теплоизоляции.
Та же бумага, только из известняка
Каменная бумага — это белоснежный прочный водонепроницаемый материал, писать на котором даже приятнее, чем на обычной бумаге. Производят его из карбоната кальция (основы мела и известняка) и нетоксичной смолы с добавлением полиэтилена низкого давления.
Первый каменный лист был произведен в 1990-х годах компанией Taiwan Lung Meng Technology Co.; с тех пор каменная бумага была запатентована более чем в сорока странах. При производстве каменной бумаги не требуется вода, кислоты и отбеливание, поэтому ее изготовление может стать альтернативой токсичному производству целлюлозы и способствовать уменьшению вырубки лесов (для производства каменной бумаги используются отходы известедобывающей промышленности). Необычная бумага легко поддается переработке, а в природе довольно быстро распадается на компоненты.
Такая бумага подходит для всех видов печати. Ее можно применять для производства любых изделий — от блокнотов и книг до упаковки и светильников.
Умная одежда (или обивка для кресла)
В широком смысле, наноткань — это любая ткань, произведенная с применением нанотехнологий. Видов наноткани очень много: существуют легкие ткани с титановым или алюминиевым напылением; ткани со светодиодными экранами; ткани с полимерными чипами; бронированные ткани, выдерживающие невероятные нагрузки; водостойкие, пылезащитные ткани; лечебные ткани.
Первые наноткани появились еще в начале 1990-х годов, и с тех пор ткани с новыми свойствами изобретаются постоянно. Чтобы перечислить их все, придется написать отдельную книгу, правда, пока она будет издаваться, уже появятся новые материалы. Вообще, если придумать необычное свойство для ткани и погуглить его, скорее всего, окажется, что прототип такой ткани уже существует. Производят наноткань из нанотрубок, или вшивая другие материалы в саму текстуру ткани, или напыляя, например, металл на обычную ткань. Что сшить из наноткани — вопрос вашей фантазии и финансовых возможностей.
Материалы из грибного мицелия
Контролируемо размножая мицелий, а затем засушивая его, можно получить материал самой неожиданной формы и структуры: от искусственной кожи до блоков для строительства. То есть мебель или другие объекты можно просто вырастить из грибов.
Впервые посевной мицелий из спор шампиньона был получен чуть больше ста лет назад. Для производства экомебели и строительных блоков его начали активно использовать только в новом тысячелетии. Предметы из мицелия полностью экологичные, очень прочные и легкие. Кроме того, они влагостойкие, негорючие, а внешне напоминают пенопласт.
Чтобы сделать объект из мицелия, его смешивают с органическими отходами — например, шелухой от круп или сахаросодержащими продуктами. Смесь выращивают на каркасе и измельчают, а уже потом придают ей нужную форму. Чтобы материал стал прочным, его обжигают или подвергают другим видам обработки. Например, искусственную кожу из мицелия подвергают дублению.
Использовать современные технологии можно не только на благо тяжелой промышленности, освоения космоса и военного обеспечения. Применяя современные технологии в дизайне повседневных вещей, мы можем улучшить экологию, изменить мир вокруг и просто сделать будущее ближе.
Женя Иванова
Источник — http://design-mate.ru/read/an-experience/materials…
ardexpert.ru
Самые легкие металлы в мире
06.04.15 г.
В нашей сегодняшней статье мы расскажем читателям о самых легких металлах в мире, сплавах на их основе, и о том, какие возможности открывает человеку их применение.
Представьте себе картину: на покрытый пухом одуванчик положен кусочек металлической сетки, при этом воздушное «оперение» цветка даже не деформируется. Это не выдумка и не фантастика, это научная разработка Калифорнийского университета – сверхлегкий сплав под названием микролаттис. Этот материал обладает уникальной для своего веса прочностью. Все дело в особой конструкции. Микролаттис представляет собой сплетение полых трубочек, толщина которых не превышает тысячной доли человеческого волоса. Каждая из этих трубочек – это фосфорно-никелевый сплав, нанесенный на полимерную основу. То есть по сути микролаттис в прямом смысле соткан из воздуха. Благодаря своей легкости и прочности он может применяться в качестве тепло- и звукоизоляционного материала, в роли наполнителя для ударозащитных деталей в автомобиле- и авиастроении.
Металл, который не тонет в воде
Самым легким чистым металлом, как известно, является литий. Плотность этого металла меньше плотности воды. Как и другие щелочные металлы литий высокоактивен, поэтому практически не применяется в чистом виде. А вот различные его соединения нашли широкое применение во многих отраслях – от электротехники до фармацевтики. Например, гидроксид лития используют при производстве аккумуляторов. Соединения лития с кремнием и алюминием лежат в основе производства керамических материалов, застывающих при комнатной температуре. С помощью средств на основе лития отбеливают ткани в текстильной промышленности. A в медицине применяют карбонат лития, как средство стабилизации настроения при лечении психических расстройств.
Самые легкие сплавы
Самыми распространенными из легких сплавов являются материалы на основе алюминия. Практически все алюминиевые сплавы имеют малый вес, высокую коррозионную стойкость и прочность.
Литиево-алюминиевые сплавы широко применяются в авиакосмической промышленности благодаря своей легкости и жесткости.
Сплавы алюминия с магнием и медью используются в качестве сырья для автомобильных и авиационных деталей.
В ядерном ракетостроении применяют сплавы алюминия с цирконием.
В металлургии сплавы алюминия активно используют в качестве покрытий, придающих исходному металлу антикоррозионные свойства и устойчивость к перепадам температур.
Сферы применения алюминия и его сплавов столь многочисленны, что этот металл давно получил статус материала XX века и не теряет своей популярности в XXI.
ntc-bulat.ru