Уже в продаже

Опрос

Пользуетесь ли вы дисконтной картой "Чудо"?

Да
Нет
Впервые слышу о существовании такого дисконта



Сценарий юбилея 30 лет с конкурсами
Сценарии юбилеев, Сценарий юбилея 30 лет, сценарии юбилеев женщине, сценарий юбилея мужчине, сценарий
Сценарий для любого торжества - на свадьбу,юбилей,праздник,песни
Опубликовано: 01.09.2018 Лучшие праздники Волгограда и Волжского Празднование первого дня рождения
Смешной новогодний сценарий для старшеклассников "Плененный Дед Мороз"
Празднование Нового года в старших классах должно быть нетривиальным и прикольным. Ведь ребята, учащиеся
Конкурсы на 8 марта для корпоратива
В женский день 8 марта, кроме традиционных букетов и поздравлений в смс или на открытках, на предприятиях


Три технології в одній: аерогель з графена, надрукований на 3D принтері

Хіміки придумали новий спосіб отримання аерографії - надзвичайно легкого матеріалу з унікальними властивостями

Коли ми говоримо про щось легкому і невагомому, то часто вживаємо прикметник «повітряний». Однак повітря все одно має масу, хоч і невеликий - один кубометр повітря важить трохи більше кілограма. Чи можна створити твердий матеріал, який займав би собою, наприклад, кубічний метр, але при цьому важив би менше кілограма? Таку проблему вирішив ще на початку минулого століття американський хімік і інженер Стівен Кистлер, який відомий як винахідник аерогеля.

Створена за допомогою 3D друку макроструктура аерографії надає йому унікальні механічні властивості, при цьому матеріал не втрачає своєї «графеновой» природи. Фото: Ryan Chen / LLNL

Аерогелі представляють собою дивно легкі матеріали, які мають при цьому помітною міцністю. Так, кубик аерогеля може витримувати на собі вагу, в тисячу разів перевищує його власний. Фото: Kevin Baird / Flickr

У 2013 році хіміки створили аерографії - на сьогоднішній день найлегший з відомих твердих матеріалів. Його вага в вісім разів менше ваги повітря, який займає той же обсяг. Фото: Imaginechina / Corbis

<

>

Напевно, у більшості читачів перша асоціація зі словом «гель» пов'язана з яким-небудь косметичним засобом або побутовою хімією. Хоча насправді гель - це цілком хімічний термін, яким називають систему, що складається з тривимірної сітки макромолекул, свого роду каркаса, в пустотах якого знаходиться рідина. За рахунок цього молекулярного каркаса той же гель для душу не розтікається по долоні, а приймає відчутної форми. Але назвати такий звичайний гель повітряним ніяк не можна - рідина, яка становить велику його частину, майже в тисячу разів важче повітря. Ось тут у експериментаторів і виникла ідея, як зробити ультралегкий матеріал.

Якщо взяти рідкий гель, і якимось способом прибрати з нього воду, замінивши її на повітря, то в результаті від гелю залишиться тільки каркас, який буде забезпечувати твердість, але при цьому практично не мати ваги. Такий матеріал і отримав назву аерогеля. З моменту його винаходу в 1930 році серед хіміків почалося свого роду змагання по створенню самого легкого аерогеля. Довгий час для його отримання використовували в основному матеріал на основі діоксиду кремнію. Щільність таких кремнієвих аерогелей становила від десятих до сотих часток грама на кубічний сантиметр. Коли в якості матеріалу стали використовувати вуглецеві нанотрубки, то щільність аерогелей вдалося зменшити ще практично на два порядки. Наприклад, аерографії мав щільність 0,18 мг / см3. На сьогоднішній день пальма першості найлегшого твердого матеріалу належить аерографену, його щільність всього 0,16 мг / см3. Для наочності, метровий куб, зроблений з аерографією, важив би 160 г, що у вісім разів легший за повітря.

Для наочності, метровий куб, зроблений з аерографією, важив би 160 г, що у вісім разів легший за повітря

Однак хіміками рухає не лише спортивний інтерес, і графен як матеріал для аерогелей стали використовувати зовсім не випадково. Сам по собі графен володіє масою унікальних властивостей, які багато в чому обумовлені його плоскою структурою. З іншого боку, аерогелі теж мають особливі характеристики, одна з яких - величезна площа питомої поверхні, яка становить сотні і тисячі квадратних метрів на грам речовини. Така величезна площа виникає через високу пористість матеріалу. Поєднати специфічні властивості графена з унікальною структурою аерогелей у хіміків уже вийшло, але дослідникам з Ліверморської національної лабораторії для створення аерографії чогось знадобився ще і 3D принтер.

Для того щоб надрукувати аерогель, спершу треба було створити спеціальне чорнило на основі оксиду графену. Крім того, що з них повинен вийде аерографії, треба, щоб такі чорнило були придатні для 3D друку. Вирішивши цю задачу, хіміки отримали в свої руки метод, за яким можна виготовляти аерографії з потрібною мікроархітектури. Це дуже важливо, оскільки крім властивостей, властивих графену, такий матеріал буде мати ще й цікаві фізичні властивості. Наприклад, той зразок, який отримали автори дослідження, виявився напрочуд пружним - кубик з аерографією можна було без шкоди для матеріалу стискати в десять разів, при цьому він не втрачав своїх властивостей при повторних сжатіях-розтягненнях.

Здатність до багаторазового стиску відрізняє надрукований аерографії від отриманого «звичайним» шляхом. Одним з практичних застосувань нового аерографії можуть стати гнучкі електричні акумулятори, де велика внутрішня поверхня матеріалу буде використана в якості електрода, в той час як надрукована структура додасть йому потрібну гнучкість.

фото: Ryan Chen / LLNL , Kevin Baird / Flickr , Imaginechina / Corbis

За матеріалами Nature Communications і LLNL

Чи можна створити твердий матеріал, який займав би собою, наприклад, кубічний метр, але при цьому важив би менше кілограма?

Войти

Найти








Контакты

г. Запорожье
пр. Ленина, 170-В, к. 26
Тел.: (061) 270-62-58/59
© 2009 Журнал для родителей «Чудо»