Опрос
|
реклама
Быстрый переход
Учёные открыли соединение алюминия, способное заменить катализаторы из золота и платины
14.03.2026 [12:47],
Геннадий Детинич
Двести лет назад килограмм алюминия стоил десятки тысяч долларов, но революция в производстве этого металла в начале XX века обесценила его донельзя. Новое открытие способно вновь повысить ценность этого металла, но уже для целого ряда химических процессов, в которых сегодня используются дорогие золото и платина. 
Источник изображения: Nature Communications 2026 Открытие сделали учёные из Королевского колледжа Лондона (King’s College London) и Тринити-колледжа Дублина (Trinity College Dublin), которые разработали принципиально новый тип алюминиевого соединения под названием циклотриалюман (cyclotrialumane). Эта молекула представляет собой три атома алюминия, организованных в треугольную (тримерную) структуру. Такое соединение демонстрирует исключительную способность вступать в реакции и стабильность в различных растворах, что позволяет ему быть эффективным катализатором химических реакций. Главной проблемой современных технологических процессов с участием катализаторов является зависимость от драгоценных металлов платиновой группы (платина, палладий и др.), которые в десятки тысяч раз дороже алюминия, а также редки, и их добыча наносит серьёзный ущерб окружающей среде. Тем не менее эти переходные металлы всё ещё остаются «рабочими лошадками» химической промышленности. Новый алюминиевый катализатор предлагает экологичную и экономически выгодную альтернативу, полностью исключая необходимость в добыче и переработке драгоценных металлов. Циклотриалюман уже показал способность работать катализатором в ряде важных реакций, в частности при расщеплении молекулярного водорода при производстве «зелёного» водорода и при синтезе этилена — основного сырья для производства пластмасс. По словам учёных, этот алюминиевый тример позволяет создавать совершенно новые соединения с уровнем реакционной способности, которого раньше не наблюдалось, и в ряде случаев превосходит традиционные переходные металлы. Разработка открывает перспективы для существенного удешевления многих промышленных процессов, связанных с водородной энергетикой, химией полимеров и синтезом органических веществ. Хотя работа пока находится на стадии фундаментальных исследований и конкретные количественные показатели эффективности не приводятся, потенциал замены дорогих и экологически вредных катализаторов на обильный и дешёвый алюминий делает открытие одним из самых многообещающих в области устойчивой химии последних лет. Необретённые технологии: учёные нащупали путь к «идеальному стеклу» со свойствами алмаза и металлу со свойствами стекла
10.03.2026 [20:34],
Геннадий Детинич
Исследователи из США нашли теоретическую возможность объяснить парадокс конца 40-х годов прошлого века — секрет «идеального стекла», или парадокс Кауцмана. В 1948 году Уолтер Кауцман (Walter Kauzmann) предположил существование аморфного материала с минимальной (почти нулевой) энтропией, который при этом сохраняет хаотичное расположение частиц, но обладает исключительной стабильностью и упорядоченностью. Это был бы чудесный материал, но его так и не создали. 
A — идеальное стекло, B — обычное (круги — это упрощение моделирования, а не атомы). Источник изображения: Phys. Rev. Lett., 2026 Группа физиков из Университета Орегона (University of Oregon) провела теоретическое исследование, которое показало, что так называемое «идеальное стекло» теоретически возможно. Долгие десятилетия учёные считали существование такого состояния парадоксальным, поскольку обычное охлаждение жидкого раствора или расплава до стеклообразного состояния не позволяет достичь истинного минимума энергии (атомов, молекул или частиц) без кристаллизации. Ключевой прорыв произошёл, когда учёные допустили «читерский» приём в компьютерной симуляции. При воспроизведении двумерного аморфного материала они позволили частицам менять свой размер в процессе упаковки по мере остывания. Это дало дополнительную степень свободы и позволило создать конфигурацию, при которой структура материала при затвердевании остаётся полностью аморфной, но достигает состояния гиперупорядоченности. Энергия частиц падает ниже той, которая достигается при кристаллизации, но сама кристаллизация не возникает. Модель показала, что в таком случае каждая частица в материале будет иметь в среднем шесть контактов с соседями; в нём будут отсутствовать сгустки и пустоты, а механически материал будет вести себя подобно идеальному кристаллу. При внешнем воздействии (например, ударе) колебания распространяются равномерно, как в алмазе. Разрешение парадокса Кауцмана происходит благодаря тому, что традиционные пути (медленное охлаждение) действительно не способны привести к идеальному стеклу за конечное время — система застревает в метастабильных состояниях с избыточной энтропией. Однако симуляция доказывает: такое состояние не противоречит физике, оно просто требует нестандартного способа формирования. Полученное «идеальное стекло» демонстрирует свойства кристалла (высокие стабильность, жёсткость и упругость), оставаясь при этом аморфным по структуре. Открытие имеет важное теоретическое значение для понимания стеклообразных и аморфных систем в целом, а также открывает перспективы поиска новых подходов к созданию сверхстабильных аморфных материалов. Например, в таком состоянии металлы могут быть аморфными, а не кристаллическими, не теряя электропроводности и приобретая упругость и повышенную жёсткость, что могло бы найти применение в авиации и космонавтике. Если говорить более приземлённо, то солнечным панелям на крышах и на фермах тоже не помешало бы более устойчивое к граду и повреждениям стекло — одновременно упругое и жёсткое. К сожалению, учёные пока не знают методов производства таких материалов. Но сама физика подобных состояний — это уже обещание будущих возможностей. Технологии могут быть не только утерянными, но и ещё не обретёнными. Разработан самовосстанавливающийся материал для космических кораблей будущего
10.03.2026 [08:31],
Алексей Разин
Для находящихся в космическом пространстве летательных аппаратов серьёзную проблему представляют механические повреждения, неизбежно наносимые как объектами природного происхождения, так и фрагментами космического мусора. Под эгидой ESA сейчас создаётся материал, способный самостоятельно восстанавливаться при возникновении микротрещин в процессе эксплуатации. 
Источник изображения: SpaceX Для достижения поставленной цели разработчики Европейского космического агентства (ESA) в рамках инициативы Project Cassandra использовали композитный материал HealTech в сочетании с системой датчиков и нагревательных элементов. Технология была опробована на тестовой пластине размерами 40 на 40 см, которая получила необходимое сочетание элементов. Материал HealTech представляет собой углеволокно со встроенным в него восстанавливающим составом, который активируется при нагревании и заполняет собой трещины и небольшие дефекты. За поиск возникающих структурных дефектов отвечают специальные датчики, которые распределены по площади тестовой пластины. Структурные элементы из углеволокна давно используются при создании космических аппаратов, но в процессе эксплуатации они обретают микротрещины из-за вибрации, механических воздействий и резких перепадов температур. Композитный материал HealTech при нагреве позволяет восстанавливающему веществу заполнять микротрещины и обеспечивать необходимую прочность конструктивного элемента. Для поиска дефектов используется сеть мельчайших датчиков на основе оптоволокна. Нагревательные элементы, расположенные в узлах тончайшей созданной на 3D-принтере сетки, избирательно подогревают место дефекта до температуры от 100 до 140 градусов Цельсия, позволяя автоматически устранить микротрещины. Команда разработчиков на следующем этапе планирует испытать технологию на целом элементе конструкции типа топливного бака. Участие в проекте принимают швейцарские компании CompPair и CSEM, а также бельгийская Com&Sens. Использование самовосстанавливающихся конструкционных материалов могло бы сократить затраты времени на осмотр и ремонт многоразовых ракет-носителей, а также увеличить срок их службы и сократить период окупаемости. Применение подобных технологий оправдывает себя при создании элементов конструкции космических аппаратов, подвергающихся резким перепадам температур типа тех же топливных баков. Кроме того, использование углеволокна позволяет снизить массу ракет без ущерба для прочности элементов конструкции. В Китае создали первый в мире беспилотник из бамбука — на очереди спутники
04.03.2026 [11:30],
Геннадий Детинич
Древние цивилизации отличаются верностью традициям, включая использование исконных материалов. На новом витке технологического развития природные материалы, характерные для той или иной географии, способны обрести второе дыхание. Не случайно японцы начали создавать спутники из дощечек магнолии. Китайцы же обратились к бамбуку, который оказался подходящим материалом для обшивки беспилотников. 
Источник изображения: Xinhua Этот интересный проект реализован совместными усилиями Международного центра бамбука и ротанга (International Centre for Bamboo and Rattan), Нинбоского института технологий Пекинского авиационного университета (Beihang University’s Ningbo Institute of Technology) и компании Long Bamboo Technology Group. В начале 2026 года беспилотник успешно совершил первый полёт в Тяньцзине. Более 25 % конструкции аппарата выполнено из композитных материалов на основе бамбука, что делает его пионером по объёму использования такого сырья в летательных аппаратах данного типа. По техническим характеристикам беспилотник представляет собой аппарат с поворотными винтами, способный к вертикальному взлёту и посадке. Размах фиксированного крыла превышает 2,5 м, масса составляет около 7 кг, крейсерская скорость — более 100 км/ч, а время полёта — свыше одного часа. Такие параметры делают машину пригодной для различных задач мониторинга, доставки и разведки. Разработчики подчёркивают, что создание такого дрона потребовало преодоления серьёзных технических вызовов в области формования, обеспечения механических свойств и устойчивости к воздействию внешней среды. Основное преимущество новинки — значительное снижение стоимости производства. По данным разработчиков, бамбуковые композиты стоят примерно в четыре раза дешевле углеродного волокна, что позволяет уменьшить общую стоимость конструкции более чем на 20 %, а в некоторых публикациях указывается экономия до 75 % по отдельным компонентам. Кроме того, дрон получился на 20 % легче аналогичных аппаратов из углепластика при сохранении необходимой прочности и жёсткости. Это решает две ключевые проблемы традиционных материалов: высокое энергопотребление при производстве и практически полную неразлагаемость в природе. Перспективы применения бамбуковых композитов выходят далеко за рамки беспилотной авиации. Материал рассматривается как экологически чистая альтернатива для нового электрического транспорта, включая электромобили, морское оборудование, спутники и даже более сложные космические аппараты. Использование быстро возобновляемого бамбука вместо нефтехимических композитов способствует снижению углеродного следа и открывает путь к более устойчивому производству высокотехнологичной продукции в будущем. При этом ни одна панда не пострадает от возможного дефицита бамбука — в Китае с этим строго. Теорию о магнитной памяти в двумерных материалах доказали экспериментом — ждём прорывов в ёмкости HDD?
03.03.2026 [16:00],
Геннадий Детинич
Физики из Университета Техаса в Остине впервые экспериментально наблюдали полную последовательность экзотических магнитных фаз в атомарно тонком (однослойном) магнитном материале. Эксперимент позволил создать устойчивые островки намагниченности размером в несколько нанометров, обещая в будущем привести к появлению намного более ёмких накопителей, чем, например, жёсткие диски. 
Источник изображения: University of Texas at Austin Теория предполагает, что в процессе охлаждения атомарно тонкий двумерный материал последовательно проходит две фазы. Каждая из фаз по отдельности уже наблюдалась учёными, но полный цикл ещё никто не воспроизводил. Так, при охлаждении материала до температур от –150 до –130 °C возникает фаза Березинского–Костерлица–Таулеса (BKT), в которой магнитные моменты атомов формируют устойчивые вихревые структуры — пары связанных вихрей, закрученных в противоположных направлениях и ограниченных объёмом двумерного материала. Диаметр каждого вихря не превышает нескольких нанометров. При дальнейшем охлаждении материал переходил во вторую чётко выраженную магнитную фазу, называемую упорядоченной фазой «часов» с шестью состояниями (six-state clock phase), в которой магнитные моменты принимают подчинённую симметрии одну из шести возможных ориентаций на плоскости. В каком-то смысле это похоже на цифры на циферблате часов, откуда данная фаза взяла название. Эти состояния стабильные и долгоживущие, что создаёт основу для использования технологии для записи информации. Эффект достигнут в кристалле трисульфида никель-фосфора (NiPS₃). Он подтверждён как теоретически, так и наблюдением с использованием нелинейной оптической микрополяриметрии. Открытие подтверждает фундаментальные модели двумерного магнетизма и топологической физики, включая вклад советского физика Вадима Березинского, чьи идеи легли в основу BKT-перехода (за развитие этой теории Нобелевская премия 2016 года присуждена Костерлицу и Таулесу). Значимость работы заключается в демонстрации исключительно устойчивых наноразмерных магнитных вихрей в чисто двумерной системе, что открывает новые пути управления магнетизмом на атомном уровне. В перспективе учёные планируют найти материалы, где подобные фазы стабилизируются при более высоких температурах (ближе к комнатной), что может привести к созданию сверхкомпактных магнитных наноустройств, прорывам в спинтронике и создание других технологий. Углеволокно научили заживлять трещины: новый метаматериал выдержал 1000 циклов восстановления и сможет служить столетиями
24.02.2026 [11:58],
Геннадий Детинич
Столетиями летящий в космосе корабль остаётся мечтой фантастов. Современные технологии не позволяют создавать «вечные» материалы с возможностью самостоятельно восстанавливать целостность структуры. Учёные только подбираются к этой теме. Например, исследователи из Университета штата Северная Каролина на основе углеволоконного композита создали метаматериал, который самостоятельно «залечивает» трещины и расслоения — главную беду таких материалов. 
Источник изображения: ИИ-генерация Grok 4/3DNews Углеволоконные композиты начали использоваться при производстве машин и механизмов около ста лет назад. Расслоение материала в процессе эксплуатации (старения) стало главной проблемой, которая требовала ремонта и замены повреждённых частей. Волокна внутри материала отделялись от эпоксидной матрицы, что приводило к трещинам и разрушению деталей. Самовосстановление подобных повреждений значительно продлило бы срок службы углеволоконных конструкций и снизило затраты на ремонт и обслуживание. Механизм самовосстановления основан на термопластичном агенте (поли(этилен-ко-метакриловая кислота), EMAA), который печатается 3D-принтером тонким слоем на армирующие волокна, образуя своего рода вставку, повышающую сопротивление расслоению в 2–4 раза. В композит также внедряют тонкие углеродные слои, которые работают как нагревательный элемент во всём объёме материала. При появлении трещин через углеродные слои пропускают электрический ток — это ведёт к локальному разогреву материала. Термопластик плавится при температуре 150–200 °C, затекает в микротрещины и расслоения, а после охлаждения восстанавливает целостность за счёт переплетения полимерных цепей. Процесс полностью автоматизирован и происходит на месте без внешнего вмешательства. 
Синим обозначен 3D-печатный заживляющий пластик, на правом изображении видны углеродные нагреватели. Источник изображения: NC State University В автоматизированных тестах материал в течение 40 дней выдержал свыше 1000 циклов «повреждение — нагрев — восстановление». Прочность материала постепенно снижалась с базового уровня 175 % до 60 %, но даже после сотен циклов оставалась выше, чем у стандартных углеволоконных материалов. Предложенная технология может радикально изменить срок службы конструкций из композитов — от десятилетий до веков. При активации самовосстановления раз в квартал деталь прослужит более 125 лет, а если проводить процедуру реже — раз в год, то около 500 лет. Это особенно важно для авиации, ветроэнергетики, автомобилестроения, космических аппаратов и других отраслей, где замена повреждённых компонентов обходится дорого и создаёт отходы (которые тоже необходимо перерабатывать). Более того, в ряде случаев, например в дальнем космосе, ремонт невозможен в принципе. Технология запатентована (US Patent 11,613,088B2) и доступна для лицензирования через стартап Structeryx. Не исключено, что это приблизит появление в обиходе «вечного» пластика. От краски до парфюмерии: генеративный ИИ хорошо проявил себя в создании новых материалов в химпроме
26.01.2026 [14:56],
Алексей Разин
Может показаться, что генеративный искусственный интеллект пригоден только для создания текстов, фотографий или видеороликов по текстовому описанию, но специалисты в области материаловедения утверждают, что он способен предлагать нетривиальные решения, которые вряд ли придут на ум даже опытному эксперту. 
Источник изображения: Unsplash, Mohammad Fathollahi На страницах издания The Wall Street Journal появилась история про успех химиков в использовании искусственного интеллекта. Производитель лакокрасочных материалов PPG создал базу данных с описанием свойств всех выпускаемых продуктов и установил между ними логические взаимосвязи, определяемые законами химии. Около года назад исследователи PPG попросили ИИ создать новый продукт — быстросохнущий лак для автомалярных работ. Как отмечается, ИИ-системе потребовалось лишь несколько минут для создания комбинации химических компонентов, о которой специалисты PPG сами не могли даже догадываться. Практические тесты показали, что новая формула работает, позволяя создать лак, высыхающий в два раза быстрее традиционного. Этот лакокрасочный материал удалось запустить в серийное производство, и теперь PPG планирует с помощью ИИ создать десятки новых продуктов. Специалисты не могли прийти к комбинациям, предлагаемым ИИ, даже с учётом многолетнего опыта работы. Гиганту Procter & Gamble системы ИИ уже позволили создать несколько ароматов для бытовой химии. Компания Mars разработала более тонкую упаковку для жевательной резинки, которая позволяет экономить до 246 тонн пластика. Компания 3M с помощью ИИ создала шлифовальный диск, позволяющий оптимизировать отвод пыли и улучшить производительность операции. По словам представителей 3M, искусственный интеллект ничем не уступает опытным экспертам при обсуждении тех или иных разработок. PPG смогла создавать свои передовые лакокрасочные материалы с помощью ИИ в результате многолетней работы, которая подразумевала сотрудничество с представителями Университета Карнеги — Меллона. Сперва пришлось создать цифровые двойники всех продуктов компании, а затем прописать на уровне алгоритмов химические принципы. Система получила возможность создавать практически неограниченное количество комбинаций веществ и предсказывать их результирующие свойства. Учёным оставалось только проверить предложенные формулы на практике. Например, автомобильная краска может содержать до 25 ингредиентов, и симуляция их поведения является довольно сложной математической задачей. ИИ помог PPG создать автомобильный лак, который сокращал время сушки после распыления с 30 до 5 минут при температуре 140 °C. Он полностью высыхал на воздухе за час против двух часов у изделий конкурента. В марте новый лак под маркой Deltron Premium Glamour Speed Clearcoat поступил в продажу. PPG сообщает о наличии на него высокого спроса со стороны автомалярных мастерских: сокращение времени сушки позволяет поднять производительность труда и увеличить прибыль. Преимущество разработки новых материалов при помощи ИИ заключается в том, что можно заложить на уровне технического задания улучшения сразу по нескольким критериям. Порой заказчики получают в качестве побочных продуктов весьма полезные изобретения. Стартап TerraSafe, который разрабатывает упаковку для продуктов питания, не содержащую пластика, в результате своих изысканий смог создать средство для стирки в листовом исполнении, которое полностью растворяется без ущерба для моющих свойств. Создавать реальные прототипы такого средства стартап не стал из-за ограниченности в ресурсах, но планирует вернуться к этой идее на более позднем этапе, когда финансы позволят. Учёные открыли металл для лучших радиаторов — его теплопроводность втрое выше меди
23.01.2026 [15:32],
Геннадий Детинич
Проблема рассеивания тепла от вычислительных компонентов становится острее со дня на день. Лучшие сегодня по теплопроводности радиаторы из меди приблизились к пределу своих возможностей — ещё немного мощности и процессоры закипят в прямом смысле этого слова. Но не всё так безнадёжно — группа учёных в США открыла металл с втрое большей теплопроводностью, что может изменить сферу систем охлаждения. 
Источник изображения: ИИ-генерация ChatGPT 5.2/3DNews Считается, что главным переносчиком тепла в материалах являются электроны. Мешают им в этом такие квазичастицы, как фононы — кванты тепловых колебаний кристаллической решётки. Столкновение электронов с фононами ведёт к внутреннему рассеиванию энергии (тепла) внутри материала и ухудшает её перенос. В теории можно найти или синтезировать металл с такой кристаллической структурой, которая бы меньше препятствовала потоку электронов. Иначе говоря, минимизировала бы рассеивание энергии внутри материала. Новое исследование выявило металлический материал, который оказался способен проводить тепло почти в три раза эффективнее, чем медь или серебро, а это лучшие на сегодня проводники тепла среди металлов. Так, если теплопроводность меди и серебра лежит в пределах 400–429 Вт/(м·К), то новый металл, который сначала смоделировали на компьютере, а потом синтезировали в лаборатории, обладает теплопроводностью 1100 Вт/(м·К). Что же это за металл? Это так называемый тета-фазный нитрид тантала (θ-TaN). Это особый вариант кристаллической решётки нитрида тантала, который оказался очень интересным с точки зрения теплопроводности. В этом материале взаимодействия электронов и фононов очень сильно ослаблены, что ведёт к снижению уровня рассеяния энергии внутри материала и ускоряет её перенос. Новый материал находится на ранних стадиях изучения. На самом деле не факт, что он сможет добраться до коммерческого использования. В то же время его открытие — это наглядный пример того, что исследования синтетических кристаллических структур могут привести к интересным результатам. В Южной Корее создали прозрачную древесину для умных окон
14.01.2026 [21:16],
Геннадий Детинич
Разработанная учёными из Южной Кореи прозрачная древесина способна произвести революцию в остеклении умных домов. Материал автоматически меняет прозрачность в зависимости от температуры среды и полностью поглощает разрушительное ультрафиолетовое излучение. Кроме того, он в пять раз лучше обычного оконного стекла сохраняет тепло, что позволит экономить электроэнергию как летом, так и зимой. 
Источник изображения: ИИ-генерация ChatGPT 5.2/3DNews В своей основе материал представляет собой модифицированную древесину бальсы, хорошо известную авиамоделистам. Это лёгкий и пористый материал, который корейские исследователи пропитали полимерными жидкими кристаллами. На выходе получилась прозрачная древесина, сочетающая свойства стекла — прежде всего способность пропускать свет, — а также древесины с её хорошими теплоизоляционными характеристиками. Над разработкой этого интересного материала работали учёные из Национального университета Ханбат (Hanbat National University) и Национального университета Конджу (Kongju National University), которые поставили перед собой задачу создать перспективный материал для энергосберегающих зданий. Добавим, что получившийся продукт благодаря своим свойствам на 100 % поглощает ультрафиолетовое излучение, защищая людей в помещениях и интерьер от его разрушающего воздействия. Материал автоматически меняет прозрачность по мере нагрева, становясь на 78 % прозрачным при повышении температуры до 40 °C. При низких температурах его прозрачность снижается до 28 %, что также повышает приватность в ночные часы, делая окно менее прозрачным после захода Солнца. И всё это, подчеркнём, происходит без использования электричества, в отличие от иных решений, например на основе электрохромных реакций. 
Источник изображения: Advanced Composites and Hybrid Materials 2026 Что касается теплосберегающих свойств прозрачной древесины, то её теплопроводность в пять раз ниже, чем у стекла, и составляет 0,197 Вт/м·К. Это помогает сохранять тепло в помещении и препятствует его перегреву, когда за окном стоит жара. Перспективы применения разработки включают не только остекление жилых и других зданий, но и использование в тепличных хозяйствах, где регулировка освещения сочетается с сохранением тепла без дополнительных затрат электроэнергии. Более того, этот материал может найти применение и в медицине — в частности, для изготовления пластырей, которые становятся прозрачными при повышении температуры под повязкой, например при развитии воспаления. Случайное открытие подтолкнуло учёных к созданию материала-хамелеона с электронной регулировкой
14.01.2026 [15:39],
Геннадий Детинич
Быстрое и управляемое переключение свойств поверхности между цветами, текстурой и формой — это ли не мечта о настоящем камуфляже? Такая технология также может помочь создать дисплей с естественными цветами и найти применение во множестве других областей, где востребованы динамические изменения текстуры и цвета поверхности, например в робототехнике. Удивительно, но материал с такими свойствами был открыт совершенно случайно. 
Источник изображения: ИИ-генерация ChatGPT 5.2/3DNews Открытие сделали учёные из Стэнфордского университета (Stanford University), которые под электронным микроскопом изучали влияние электронно-лучевой литографии на полимеры. Один из образцов повёл себя необычно — под воздействием излучения он изменил свои абсорбирующие свойства по отношению к воде. В свою очередь, набухший от вобранной влаги образец стал выглядеть иначе и изменил цвет. Этот эффект оказался обратимым. Эксперименты показали, что поверхность этого полимера, который уже активно используется в электронной промышленности и при производстве солнечных панелей, впервые демонстрирует одновременное управление оптическими и тактильными свойствами. В предыдущих экспериментах материалы разделяли эти свойства. Продолжение опытов доказало, что эффекты поддаются точной настройке для получения заданных характеристик поверхности — цвета, формы и текстуры. С помощью методов электронно-лучевой литографии учёным удалось создавать на поверхности микроскопические структуры, которые по-разному рассеивали свет в зависимости от состояния материала. Основной механизм изменений заключался в том, что полимер набухал при контакте с водой, что вело к изменению нанометрового рельефа его поверхности и, как следствие, приводило к изменению цвета и текстуры. Обратное возвращение к исходному состоянию достигалось при взаимодействии с другими жидкостями, например с растворителями на основе спирта — воду из материала нужно было просто удалить. Обнаруженное свойство материала-хамелеона делает его аналогом природных систем мимикрии, таких как кожа осьминога и других головоногих, которые используют изменения цвета и текстуры кожи для маскировки и коммуникации. Подчеркнём, оба этих свойства впервые были выявлены в одном-единственном материале, что в будущем упростит практическую реализацию открытия. Перспективные области применения этой технологии включают создание искусственной кожи и адаптивных поверхностей для роботов, носимых устройств, биоинженерных материалов, а также динамических камуфляжных систем. Учёные также рассматривают возможность интеграции системы с нейросетями и компьютерным зрением для автоматической адаптации внешнего вида материала к окружающей среде в реальном времени. Нетоксичное и дармовое: учёные создали пьезоэлектрический материал для выработки электричества в движении
27.11.2025 [12:44],
Геннадий Детинич
Группа британских учёных создала перспективный пьезоэлектрический материал для выработки электричества в движении. Материал не содержит токсичный свинец, присутствующий в современных материалах такого же назначения, а также может быть синтезирован при комнатной температуре. 
Источник изображения: ИИ-генерация Grok 4.1/3DNews Учёные из университетов Оксфорда (Oxford), Бристоля (Bristol) и Бирмингема (Birmingham) разработали интересный во всех смыслах пьезоэлектрический материал на основе йодида висмута — неорганической соли с низкой токсичностью, который эффективно преобразует механическое движение в электричество и при этом не содержит свинец. Этот гибридный материал, сочетающий органические и неорганические компоненты, проявил высокую чувствительность к деформации, мягкость и долговечность, не уступив по производительности традиционным керамическими материалам на основе свинца, таким как PZT (цирконат-титанат свинца, содержащий 60 % свинца). В отличие от PZT, требующего обжига при температурах до 1000 °C, новый материал синтезируется при комнатной температуре, что упрощает производство и снижает энергозатраты. Его ключевой особенностью является контролируемая структурная нестабильность, возникающая за счёт взаимодействия органических и неорганических составляющих, когда галогенные связи позволяют регулировать симметрию и усиливать пьезоэлектрический отклик. Тем самым это открытие открывает путь к экологически чистым технологиям на растущем рынке пьезоэлектриков, который, по прогнозам, превышает $35 млрд. Открытие подтверждено детальным анализом материала на атомном уровне с привлечением синхротрона и ядерного магнитного резонанса (ЯМР) для изучения динамики структуры. Материал проявляет выдающийся пьезоэлектрический эффект, аналогичный коммерческим аналогам, но без вредных примесей. Открытие будет иметь далеко идущие последствия для развития сенсоров, носимой электроники, самозаряжающихся устройств, прецизионных актуаторов (например, в автофокусе камер и насосах струйных принтеров), а также в системах по сбору энергии в фитнес-трекерах, умной одежде и автомобильных подушках безопасности. Весь наш мир и человек постоянно находятся в движении и извлечение дармовой энергии из этой работы — правильный путь. Физики 200 лет распространяли чушь о причинах скольжения на льду — теперь-то всё стало ясно
21.11.2025 [15:29],
Геннадий Детинич
В течение почти 200 лет преобладающим объяснением скольжения на льду было то, что трение или давление от коньков, ботинок или шин расплавляло его тончайший верхний слой, создавая на поверхности смазку в виде микроскопической плёнки. Новое исследование, проведенное в Саарландском университете (Германия), отбросило эту давнюю идею. Лёд скользкий вовсе по другой причине и это открытие будет иметь последствия. 
Источник изображения: AG Müser Настоящая причина скольжения на льду заключается в электрических полях, генерируемых молекулярными диполями в зоне контакта со льдом. Когда что-то соприкасается со льдом, частичные заряды его собственных молекул взаимодействуют с высокоупорядоченным расположением диполей молекул воды в кристалле льда. Это электростатическое взаимодействие как бы разрыхляет самый верхний слой кристаллической решётки льда, превращая его в тонкую и неупорядоченную квазижидкую (аморфную) плёнку. Ранее эффект «разжижения» физики объясняли нагреванием от давления на лёд или от трения. Что также оказалось важным — этот механизм «самосмазывания» работает даже при температурах, приближающихся к абсолютному нулю, когда тепловая энергия практически отсутствует и традиционные теории плавления льда под давлением или нагревом от трения в принципе не могут служить объяснением феномена смачивания контактных поверхностей. В таких экстремальных условиях лёд остаётся скользким просто потому, что молекулы на его поверхности уязвимы к воздействию со стороны статического электричества от контактной поверхности. Сделанное открытие в корне меняет наше понимание одного из самых привычных явлений природы. Помимо разрешения многовековых споров на тему скольжения на льду, открытие имеет практическую ценность. Оно позволит создавать более качественные зимние шины и в принципе нескользящие покрытия, которые действительно будут работать на льду по всем законам физики, а также поможет разработать превосходно скользящие изделия — коньки, лыжи и материалы для работы в криогенных средах. Учёные открыли лёд XXI — неизвестную ранее кристаллическую форму водяного льда
08.11.2025 [19:48],
Геннадий Детинич
Первыми в мире ученые из Корейского научно-исследовательского института стандартов и науки (KRISS) обнаружили 21-ю фазу кристаллического льда, названную Ice XXI, возникшую при давлении свыше 2 ГПа и комнатной температуре. Открытие позволяет глубже изучить процессы кристаллизации, что открывает дорогу к созданию невиданных раньше на Земле материалов и позволяет понять процессы в недрах ледяных планет, таких как спутники Сатурна и Юпитера. 
Алмазные наковальни. Источник изображения: KRISS Открытие стало возможным благодаря наблюдению процессов многократного замерзания и таяния воды в масштабе микросекунд, что позволило выявить ранее неизвестные пути кристаллизации. Ранее было известно 20 фаз кристаллического льда и две его аморфные фазы, зависящие от температуры и давления. Наиболее сложная для изучения зона фазовых переходов лежит в диапазоне от 0 до 2 ГПа, где плотно друг за другом следуют более десяти различных фаз. Исследователи из Южной Кореи смогли явно обнаружить новую кристаллическую фазу водяного льда на верхней границе этого диапазона — в условиях комнатной температуры на уровне давления 2 ГПа (20 тыс. атмосфер). 
Известные кристаллические формы водяного льда Для эксперимента группа KRISS разработала и применила динамическую алмазную наковальню (dDAC), которая позволила сжимать образцы равномерно по всему объёму с достаточно высокой скоростью — в масштабе миллисекунд. Обычные алмазные наковальни развивали давление в течение нескольких секунд и делали это неравномерно по отношению к образцам, что часто вызывало очаги преждевременной кристаллизации (возникал градиент прикладываемого давления). Определение «динамическая» наковальня KRISS получила благодаря установке на неё пьезоэлектрических датчиков. Благодаря им появилась возможность в реальном масштабе времени следить за создаваемым давлением и поведением образца. В качестве образца выступала обычная вода. 
Элементарная кристаллическая ячейка Льда XXI В лабораторных условиях при комнатной температуре и давлении 2 ГПа учёные смогли добиться создания кристаллического льда в фазе VI. После этого в дело был пущен Европейский рентгеновский лазер на свободных электронах (European XFEL). С его помощью исследователи на масштабе времени в диапазоне микросекунд смогли наблюдать новые пути кристаллизации льда, включая неизвестную ранее форму Ice XXI. Отметим, формально одним из ведущих акционеров European XFEL остаётся Россия, которая оплатила проект на 27 % его стоимости. Однако с 2022 года для учёных из РФ работа в проектах European XFEL приостановлена. Лёд XXI обладает уникальной структурой с большой и сложной элементарной кристаллической ячейкой в форме плоской равносторонней коробки, что сделало её самой удивительной кристаллической формой льда из всех ранее обнаруженных. И это также новое слово в планетологии и материаловедении, что ещё предстоит осознать. В США в продажу поступила «супердревесина» — в строительстве она заменит сталь
15.10.2025 [12:41],
Геннадий Детинич
В США для строительных работ начали предлагать необычайно плотные и твёрдые древесные материалы, которые способны конкурировать со сталью. «Супердревесина» в 10 раз превосходит сталь по соотношению прочности к весу и может применяться даже при строительстве небоскрёбов. Но пока она послужит материалом для внешних работ, обещая через год появиться внутри домов и квартир. 
Источник изображения: ИИ-генерация Grok 3/3DNews Производством необычного материала из обычной древесины занялась компания InventWood из Мэриленда. Первый завод для выпуска материала Superwood был запущен в мае 2025 года. Разработка материала стартовала более десяти лет назад под руководством учёного-материаловеда Лянбина Ху (Liangbing Hu), соучредителя компании и профессора Йельского университета. Изначально работая в Центре инноваций материалов Университета Мэриленда, Ху экспериментировал с переработкой древесины, включая создание её прозрачной версии путем удаления лигнина. Однако основной целью учёного было усилить целлюлозу — самый распространенный биополимер на планете, чтобы сделать древесину идеальным строительным материалом. Прорыв произошёл в 2017 году, когда опубликованное в Nature исследование подтвердило превосходство обработанной древесины над большинством металлов и сплавов. «Супердревесину» получают из натуральной древесины путём химической обработки и горячего прессования. Древесину кипятят в смеси воды и специальных химикатов. По словам разработчика процесса — это обычная безопасная пищевая добавка, секрет которой он не раскрывает. Затем древесину прессуют, разрушая пористую структуру и повышая плотность материала. В начале исследований процесс занимал неделю, но теперь — на производстве — всего несколько часов. Компания протестировала метод на 19 породах дерева и бамбуке, подтвердив универсальность подхода. Учёный подчеркивает: материал выглядит и ведет себя как обычная древесина, но значительно прочнее. За годы разработки получено более 140 патентов, что, наконец, сделало Superwood коммерчески доступным продуктом. «Супердревесина» в 20 раз прочнее обычной древесины, в 10 раз устойчивее к вмятинам, непроницаем для грибков и насекомых, а также получила высший рейтинг огнеупорности. Первоначально фокус установлен на наружных работах — террасах и облицовке, а со следующего года — на интерьерах жилых помещений: панелях, полах и мебели. Более того, материал позволит заменить металлический крепёж в мебели, предотвращая поломки мебели из-за выхода из строя металлической фурнитуры. 
Источник изображения: InventWood В перспективе рассматривается строительство целых зданий из «супердерева», включая небоскребы. За счёт более лёгкого материала это должно повысить сейсмостойкость и упростить монтаж. Хотя сейчас Superwood дороже древесины, его цель — конкурировать со сталью, в частности, обещая снизить выбросы CO2 на 90 % в процессе производства нового материала. Сегодня уже есть попытки создавать сверхвысотные здания с массовым использованием древесины. Более широкое использование дерева при строительстве небоскрёбов ограничено нормами и традициями, которые необходимо менять, уверены учёные. «Супердревесина» потенциально способна изменить строительную отрасль. Китай запустил самую мощную в мире центрифугу для экспериментов над пространством и временем
01.10.2025 [20:17],
Геннадий Детинич
29 сентября 2025 года в Китае официально была запущена самая мощная в мире центрифуга проекта CHIEF. Установка CHIEF1300 способна создавать ускорение 300g для полезной нагрузки до 22 т. Это на порядок превышает возможности самой передовой американской центрифуги, рассчитанной всего на 2 т. В перспективе установка сможет создавать ускорение до 1500g, буквально открывая перед учёными массу перспектив по контролю над пространством и временем. 
Источник изображений: CCTV Комплекс проекта CHIEF (Centrifugal Hypergravity and Interdisciplinary Experiment Facility) был завершён в Ханчжоу около года назад. Он включает три центрифуги с 18 сменными блоками для каждой. Это позволит проводить множество экспериментов не только в научных целях, но также в материаловедении, геологии, строительстве и промышленности. Под действием чудовищного ускорения в центрифуге модель высотой 1 м становится эквивалентной 100-метровой конструкции. Здесь можно проверить смелые инженерные идеи без риска аварий и потерь ресурсов и средств. Также в центрифуге можно имитировать ускорение геологических процессов. Например, в режиме 300g имитация распространения загрязнений за 100 лет произойдёт всего за неполные четверо суток.  В процессе испытаний установки до её принятия в эксплуатацию было проведено несколько экспериментов, включая моделирование влияния цунами на морское дно, тестирование основания гидроэлектростанции на сейсмоустойчивость, имитацию воздействия воды на глубине 2000 м на буровое оборудование для добычи водорода из морского дна и ряд других. «В гипергравитационном поле исследователи могут моделировать реальные гидрогеологические катастрофы, геологическую эволюцию и экстремальные условия в лабораторных моделях в разумные сроки», — докладывают учёные. Для большей безопасности установка размещена ниже уровня земли. Более того, она работает в условиях вакуума и имеет отводящие тепло стенки рабочей камеры. Расположение под землёй также позволило снизить влияние вибраций на эксперименты. Китай заявил, что открыт для предложений по экспериментам на центрифуге для учёных со всего мира. |
© 1997—2026 Электронное периодическое издание "3ДНьюс" | Свидетельство о регистрации СМИ Эл ФС 77-22224
выдано Федеральной Службой по надзору за соблюдением законодательства в сфере массовых коммуникаций и охране культурного наследия
При цитировании документа ссылка на сайт с указанием автора обязательна. Полное заимствование документа является
нарушением
российского и международного законодательства и возможно только с согласия редакции 3DNews.
MWC 2018
2018
Computex
IFA 2018
