Теги → материалы
Быстрый переход

LG представила твёрдое как стекло покрытие для гибких дисплеев

Одна из крупнейших химических компаний Южной Кореи LG Chem представила новую технологию, которая должна значительно улучшить складные смартфоны. Речь идёт о совершенно новом покрытии для гибких дисплеев, в составе которого нет пластика. Несмотря на то, что LG ушла с рынка смартфонов, новая разработка наверняка пригодится другим производителям, клиентам корейской компании.

phonearena.com

phonearena.com

Новый материал позволяет создавать смартфоны, экран которых складывается как внутрь, так и наружу. LG назвала его Rear Folding Window. Самым большим преимуществом нового типа покрытия станет его высокая твёрдость. При этом, по словам LG, новый материал можно будет формировать в панели, которые будут тоньше закалённых стёкол, использующихся в современных смартфонах. Несмотря на всю прочность нового покрытия, оно будет таким же гибким, как и пластик. Ещё одним его преимуществом станет уменьшение складок между половинами экрана, которые сейчас являются одним из важных недостатков устройств с гибкими экранами.

phonearena.com

phonearena.com

По заявлению LG Chem, новое покрытие также будет крайне надёжным. После испытаний, которые включали 200 тысяч циклов сгибания-разгибания панели, оно сохранило свои эксплуатационные свойства и не продемонстрировало следов износа. К сожалению, массовое производство нового материала начнётся не ранее 2023 года, так что смартфоны с ним мы увидим не скоро.

Учёные вырастили «графен» из бора, что открывает новые горизонты для электроники и аккумуляторов

Теоретики давно предсказали существование плёночных форм бора атомарной толщины — борофенов. Но на практике вырастить однослойный борофен оказалось на порядки сложнее, чем получить графен. Мечты создать многослойный борофен с возможностью межслойного накопления энергии и вовсе казались фантастикой.

Однако учёные смогли получить условия выращивания двухслойного борофена, хотя это произошло совершенно случайно. В опубликованной на днях в издании Nature Materials статье группа учёных из американского Северо-Западного университета сообщила о выращивании образцов двухслойного борофена. Секрет крылся в выборе правильной подложки для процесса.

Два слоя борофена, соединённых межслойными связями (атомы связи показаны пурпурным цветом).Источник изображения: Northwestern

Два слоя борофена, соединённые межслойными связями (атомы связи показаны пурпурным цветом). Источник изображения: Northwestern

Для производства графена можно использовать простейшие способы, включая атомарно тонкое отслоение с помощью плёнки с липким слоем. Борофен таким образом отделить нельзя. Его структура более прочная и атомарно тонкий слой можно лишь вырастить на специальной подложке. Более того, все попытки вырастить двухслойный борофен заканчивались провалом — вместо второго слоя образовывались объёмные скопления бора в виде монокристаллической структуры.

В одном из своих экспериментов с подложками для выращивания борофена учёные из Северо-Западного университета использовали серебро, которое подвергли нагреву до определённой температуры. Получившаяся подложка выглядела как каскад террас с относительно большой площадью каждая. В ходе опыта выяснилось, что на такой подложке борофен сформировался в виде двух аккуратных слоёв. Этого никто не ожидал, но все были приятно удивлены — нашлось то, о чём давно мечтали.

Двухслойный борофен в теории лучше подходит для аккумуляторов будущего, чем графен. Он более прочный, гибкий и лёгкий. Расстояние между двумя слоями борофена хорошо подходит для удержания ионов и накопления энергии. Этот материал обещает упростить структуру батарей и снизить их вес. Учёные рассчитывают, что смогут изучить открывшиеся возможности для получения борофена в объёмах, которые позволят выявить его свойства и, в итоге, приблизить возможность практического применения.

Китайские учёные создали стекло, превосходящее алмаз по твёрдости

Китайские учёные представили новую форму стекла, достаточно прочную, чтобы поцарапать поверхность алмаза. Но самое удивительное, что новый материал сохранил полупроводниковые свойства аморфного стекла. Это открывает путь к предельно прочным фотоэлектрическим панелям и к электронике, выдерживающей экстремальные температуры и давление.

Новый материал оставил царапины на алмазе. Источник изображения: National Science Review

Новый материал оставил царапины на алмазе. Источник изображения: National Science Review

Прочность алмаза, как известно, обусловлена его идеальной кристаллической структурой. Стекло не имеет упорядоченной структуры и особенной прочностью похвастаться не может. Китайские исследователи смогли подобрать такие режимы нагрева и давления, которые придали стеклу необычайную прочность с сохранением свойств полупроводника.

В основе нового высокопрочного стекла лежат фуллерены — это что-то типа графена, свёрнутого в подобие футбольного мяча. Сами по себе фуллерены не обладают рекордной твёрдостью, но спечённые вместе они оказались прочнее алмаза. В процессе обычного нагрева до высоких температур под давлением фуллерены расплавляются, и на выходе получается обычный искусственный алмаз — диэлектрик, а вовсе не полупроводник.

Учёные растянули процесс нагрева и охлаждения образцов на 12 часов каждый, а температурные режимы годами подбирали шаг за шагом, чтобы сохранить фуллерены в материале целыми. При нагреве до 1200 °C под давлением 25 ГПа фуллерены удалось сохранить в материале целыми. Новый материал получил название AM-III. Под микроскопом такой материал выглядит как кристаллическая структура, но при дальнейшем увеличении представляется неупорядоченным скоплением фуллеренов. Подобное сочетание сделало его прочнее алмаза.

При измерении твёрдости методом Виккерса материал AM-III показал твёрдость 113 ГПа. Для сравнения, алмазы природного происхождения имеют твёрдость от 70 до 100 ГПа, а сталь всего 9 ГПа. Статья об исследовании была опубликована в издании National Science Review. Эта работа появилась благодаря консультациям с профильными специалистами из Швеции, США, Германии и России.

Также было обнаружено, что материал AM-III является полупроводником с диапазоном запрещенной зоны от 1,5 до 2,2 эВ, что аналогично обычному аморфному кремнию. Такое сочетание электронных и механических свойств делает AM-III привлекательным решением для фотоэлектрических датчиков и солнечных батарей. Наконец, микросхемы из такого материала будут выдерживать чудовищные рабочие температуры и давления, что пригодится для космоса и авиации.

Создан самый прочный в мире самовосстанавливающийся материал — он идеально подойдёт для стёкол в смартфонах

Несмотря на постоянное совершенствование стёкол для экранов смартфонов, они по-прежнему весьма хрупкие и бьются при ударах. Однако учёные из Индийского института научного образования и исследований (IISER) в Калькутте, по всей видимости, близки к решению этой проблемы. Они создали твёрдый прозрачный материал, который самовосстанавливается при растрескивании.

interestingengineering.com

interestingengineering.com

Учёные десятилетиями работают над созданием самовосстанавливающихся материалов и механизмов. Например, американские специалисты смогли создать небольших роботов, способных исцелять себя при помощи магнетизма. Однако подобным продуктам едва ли можно найти практическое применение. Они скорее служат для демонстрации новейших научных разработок. А вот учёные из IISER создали продукт, который лучше подходит для реальной эксплуатации.

Согласно результатам исследования, опубликованным в научном журнале, учёные использовали пьезоэлектрический органический материал, который преобразует механическую энергию в электрическую и наоборот, чтобы создать кристаллы игольчатой ​​формы, длина которых не превышает 2 мм в длину и 0,2 мм в ширину. Из-за уникальной молекулярной конструкции материала, при каждом разломе силы притяжения снова соединяют его части, не нуждаясь в дополнительных внешних факторах, таких как тепло, которые необходимы большинству самовосстанавливающихся материалов.

Учёные заявляют, что их разработка идеально подходит для экранов смартфонов. По их словам, новый материал в десять раз твёрже аналогов. К сожалению, пока неизвестно, когда его начнут применять производители электронных устройств, и начнут ли вообще.

Учёные создали ткань для эпохи глобального потепления — она не только отражает ИК- и УФ-лучи, но и отводит тепло от тела

По новым оценкам, количество смертей от жары стремительно обходит количество смертей от холода, что связывают с глобальным изменением климата. И если от холода можно защититься обычной одеждой, то с жарой всё намного сложнее. Воздушные и светлые ткани позволяют легче перенести жару, но охладить тело они не могут. К счастью, учёные находят перспективные материалы, которые могут стать основой для охлаждающей тело человека одежды.

Слева тело под хлопоковой тканью, справа — под охлаждающей. Источник изображения:  S. Zheng, et. al., Science (2021) 10.1126

Слева тело под хлопковой тканью, справа — под охлаждающей (снято ИК-камерой). Источник изображения: S. Zheng, et. al., Science (2021) 10.1126

Учёные из Хуачжунского университета науки и технологии и Чжэцзянского университета опубликовали в издании Science статью, в которой рассказали о создании уникальной ткани, способной отводить тепло непосредственно от тела человека. Новая ткань использует смесь полимолочной кислоты с синтетическими волокнами, по поверхности которых нанесены наночастицы диоксида титана. Диоксид титана, широко применяющийся при производстве красок и красителей, дополнительно защищает от перегрева — он просто-напросто отражает падающее на ткань ультрафиолетовое и длинноволновое инфракрасное излучение.

Состав ткани на молекулярном уровне поглощает тепло от тела человека в ближнем инфракрасном диапазоне и излучает его в пространство уже в среднем инфракрасном диапазоне. Главной проблемой было забрать тепло от тела человека в таком диапазоне излучения (в ближнем ИК), которое само по себе плохо рассеивается в окружающем пространстве.

В ходе эксперимента подопытный в плотно облегающей футболке из двух разных тканей — из обычного хлопка и теплоотводящей — час провёл под палящим солнцем. Температура тела под нанотканью оказалась на 5 °C ниже, чем под хлопком. Это позволяет надеяться, что вскоре может появиться летняя одежда с функцией охлаждения. Впрочем, пока непонятно как ткань поведёт себя при свободном покрое, ведь тогда не будет плотного контакта с телом. Также нет данных об охлаждении тканью во время движения. С другой стороны, все новые открытия в данной области следует встречать с энтузиазмом. Градусник за окном не даст соврать — всё чаще летом хочется всё больше и больше прохлады.

Разработана роботизированная рука, которая может самовосстанавливаться и ощущать объекты

Сингапурские исследователи разработали умную пену, позволяющую машинам «ощущать» ближайшие объекты и автоматически «лечить» повреждения поверхности. Технология очень пригодится при создании роботизированных рук и протезов.

reuters.com

reuters.com

Искусственно «иннервированная» пена AiFoam представляет собой высокоэластичный полимер, созданный путём смешивания фторополимера и добавки, уменьшающей поверхностное натяжение материала. По данным специалистов Национального университета Сингапура, это позволяет искусственной «коже» вновь восстанавливаться в случае разрезов и иных повреждений — почти как настоящей человеческой.

«Существует множество способов использования такого материала, особенно в робототехнике и в создании протезов — там, где роботы должны быть намного умнее, работая среди людей», — рассказывает ведущий исследователь Бенджамин Ти (Benjamin Tee).

Для того чтобы имитировать осязание, исследователи смешали материал с микроскопическими металлическими частицами и добавили крошечные электроды под поверхность пены.

Когда на пену надавливают, частицы сдвигаются в полимерной матрице, при этом меняются их электрические свойства. Эти изменения регистрируются электродами, подключёнными к компьютеру, который потом может подсказать роботизированному механизму необходимую реакцию на воздействие. Более того, даже простое движение пальца около сенсора позволяет измерить изменения электрических полей и отреагировать необходимым образом. В результате технология позволяет регистрировать не только степень нажатия, но и его направление, что потенциально позволяет создавать более «умных» и интерактивных роботов.

reuters.com

reuters.com

По данным разработчиков, AiFoam является первым в своём роде материалом, объединяющим свойства самозаживления и чувствительности к нажатиям и даже определение близости объектов. На разработку ушло более двух лет, команда учёных рассчитывает, что практическое применение разработке найдётся в течение ещё пяти. Например, считается, что обладатели протезов смогут более «интуитивно» использовать свои роботизированные руки при захвате предметов.

В России разработали технологию производства магнитного порошка для жёстких дисков невообразимой плотности и смартфонов 6G

Группа учёных из МГУ и МФТИ разработала быстрый метод получения уникального соединения железа, которое в чистом виде в природе не встречается. Впечатляющие магнитные свойства этого материала обещают как значительно повысить плотность магнитной записи, так и помочь с разработкой и эксплуатацией сотовой связи 6G и последующих.

Кристаллические структуры оксидов железа (III). Источник изображения: Евгений Горбачёв

Кристаллические структуры оксидов железа (III). Источник изображения: Евгений Горбачёв

Речь идёт об эпсилон-оксид железе (ε-Fe2O3). Эта модификация обладает экстремально высокой коэрцитивной силой на уровне 20 кЭ при комнатной температуре, а это уже свойства магнитов из весьма недешёвых редкоземельных элементов. Также эпсилон-оксид железа отлично поглощает электромагнитное излучение в субтерагерцовом диапазоне частот (100–300 ГГц). Это тот диапазон, в котором будет работать сотовая связь 6G. За счет эффекта естественного ферромагнитного резонанса эпсилон-оксид железа может поглощать излучение в этом диапазоне, что делает его удобным для предотвращения утечек — для экранирования, а также определяет материалы, которые могут помочь в приёме сигналов в этом диапазоне.

Авторы эксперимента Людмила Алябьева и Евгений Горбачев в лаборатории терагерцовой спектроскопии МФТИ. Источник изображения: МФТИ

Авторы эксперимента Людмила Алябьева и Евгений Горбачев в лаборатории терагерцовой спектроскопии МФТИ. Источник изображения: МФТИ

В чистом виде эпсилон-оксид железа был получен в 2004 году. По предложенным технологиям синтез материала занимает около 30 дней. Для промышленного производства это не подходит. Команда российских учёных смогла разработать технологию для 30-кратного ускорения синтеза ε-Fe2O3. Предложенная методика, разработке которой посвящена статья в издании Journal of Materials Chemistry C, открывает возможность синтезировать эпсилон-оксид железа за одни сутки.

Новый материал может послужить основой для высокоплотной магнитной записи на лентах и дисках, а также для решений сотовой связи следующего поколения. «Теперь дело за инженерами, мы с удовольствием делимся с ними полученной информацией и с нетерпением ждем возможности подержать в руках свой 6G-телефон», — отмечает Людмила Алябьева, старший научный сотрудник лаборатории терагерцовой спектроскопии МФТИ, где проводились терагерцовые исследования.

Российские учёные вырастили графен при комнатной температуре — это приведёт к новым материалам для авиации и космоса

Учёные из НИТУ «МИСиС» разработали уникальный метод синтеза мультиграфеновых пленок при комнатной температуре. Технология позволяет добавлять графен с его уникальными свойствами в порошки легкоплавких металлов. Для авиации и космоса — это настоящая находка. Новые композиционные материалы для производства компонентов методом 3D-печати усилят конструкции аппаратов и придадут им другие интересные особенности.

Источник изображения: НИТУ «МИСиС»

Источник изображения: НИТУ «МИСиС»

«Добавки графена в материалы, используемые в 3D-печати, улучшают механические и функциональные свойства композиционных изделий: повышается их теплопроводность, механическая прочность, электропроводность. Это является актуальной задачей при создании сложных деталей для аэрокосмической промышленности методами 3D-печати», — сообщается в пресс-релизе института.

Один из способов получения графена в промышленных условиях заключается в проведении электрохимической реакции, но высокотемпературные процессы от 500 до 700 °C не позволяют осаждать его на легкоплавкие металлы, например, на алюминий. Тем самым круг создания уникальных композитных материалов сильно сужается, а ведь тот же алюминий — это классический «крылатый» металл, широко применяющийся в аэрокосмической отрасли.

Источник изображения: НИТУ «МИСиС»

Источник изображения: НИТУ «МИСиС»

Учёные из России сумели разработать технологию электрохимического производства графена при температуре 25–30 °C и дали жизнь композитам из лёгких металлов и графена. Это повысит прочность новых материалов, их теплопроводность и электропроводность и выведет 3D-печать деталей и составных частей атмосферных и космических аппаратов на новый уровень. Чуть подробнее о разработке можно прочесть на сайте института. Также об исследовании сообщено в статье в издании Materials Chemistry and Physics.

Учёные разработали первый в мире аккумулятор на основе цемента

Учёные задались целью превратить в батареи бетонные сооружения — стены зданий и элементы конструкций. Успех сопутствовал исследователям из Швеции, которые предложили и испытали в лаборатории первую в мире концепцию аккумулятора на основе цемента. В будущем это поможет хранить электроэнергию в стенах зданий и питать многочисленные датчики слежения за состоянием конструкций и не только. Для возобновляемой энергетики это тоже пригодится.

Источник изображения: Yen Strandqvist/Chalmers University of Technology

Источник изображения: Yen Strandqvist/Chalmers University of Technology

Цемент не впервые рассматривается как материал для создания аккумуляторов. Например, производители цемента из Японии изучают возможность его использования в материалах катодов и анодов аккумуляторов. Учёные из Технологического университета Чалмерса в Швеции пошли дальше — они предложили использовать цемент (бетон) в качестве накопителя электрической энергии.

Для заливки электродов смесью на основе цемента предложен токопроводящий состав на основе углеродных волокон в соотношении 0,5 % от объёма. Сначала заливается слой катода на базе углеродной сетки с никелевым покрытием, потом слой для пропитки электролитом и, наконец, создаётся анодный слой на углеродной сетке с покрытием железом.

Ёмкость созданного экспериментального батарейного блока составила скромные 7 Вт·ч/м2 или 0,8 Вт·ч/л. Это на три порядка меньше, чем у современных коммерческих литиевых аккумуляторов. Но огромные объёмы строительных сооружений с лихвой покроют этот недостаток. Впрочем, пока аккумулятор на основе цемента был испытан всего шестью циклами заряда и разряда, а в виде стен и конструкций ему придётся работать десятилетиями.

Учёные признают, что батарея на основе цемента для строительства требует значительных доработок как сама по себе, так и с точки зрения новых подходов к архитектурному проектированию. Например, можно предусмотреть сменные секции зданий для замены отработанной батарейной секции. Но это всё решаемые вопросы. Учёные своё предложение сделали, ожидаем реакции строителей и архитекторов.

Японцы создали алюминиевый сплав для силовых шин электромобилей — он дешевле меди и может увеличить дальность пробега

Японская компания Showa Denko — крупнейший независимый производитель алюминиевых пластин для жёстких дисков — начала продвигать специальный алюминиевый сплав для силовых шин электромобилей. Новый сплав с высокой теплопроводностью и прочностью может заменить в электромобилях медные силовые шины, по которым ток передаётся от батарей к инверторам и двигателю. Это сделает машины дешевле и легче, что увеличит дальность пробега.

Компания уже поставляет новый алюминиевый сплав ST60-HSM ряду производителей комплектующих для электромобилей. По словам Showa Denko, электропроводность ST60-HSM эквивалентна электропроводности чистого алюминия, но имеет повышенную усталостную прочность и высокую термостойкость, что является ключевым фактором для использования нового сплава в бортовой силовой системе электромобилей.

Алюминиевая шина из сплава ST60-HSM на 43 % легче, чем обычная медная шина и намного дешевле. Это поможет в снижении затрат на комплектующие и, в конечном итоге, поможет снизить стоимость электромобилей. Кроме того, автомобильная промышленность стремится к снижению веса автомобилей, чтобы повысить эффективность использования топлива (заряда батарей) и увеличить расстояние, которое можно преодолеть на одном заряде. Поэтому в отрасли идёт активный переход от силового оборудования на основе меди к более легкому оборудованию на основе алюминиевых сплавов в различных компонентах, включая жгуты проводов и шины для соединения тяговых и других электродвигателей с преобразователями и инверторами с генераторами.

Учёные впервые изучили деградацию электроники в реальном времени. Теперь производители могут придумать, как её уменьшить

Деградация полупроводниковых приборов сокращает жизнь электронике и множит электронный мусор, не говоря о постоянной необходимости покупать новое или ремонтировать старое. Одной из проблем в этой связи остаётся вопрос быстрой деградации электронных устройств на основе сегнетоэлектрических материалов. Учёные из Австралии сделали открытие, которое обещает помочь в продлении жизни таким материалам и электронным приборам на их основе.

Сегнетоэлектрические материалы используются во многих устройствах, включая запоминающие устройства, конденсаторы, исполнительные механизмы и датчики. Всё это можно найти как в бытовых, так и в промышленных приборах, таких как компьютеры, медицинское ультразвуковое оборудование, подводные сонары и много где ещё. Исследователи из Сиднейского университета сделали важное открытие в области материаловедения, впервые предоставив полную картину того, как возникает усталость в сегнетоэлектрических материалах.

Осуществить открытие учёным помог специальный стенд с электронным микроскопом. Суть эксперимента заключалась в том, чтобы проследить за возникновением и развитием эффекта «сегнетоэлектрической усталости» в режиме реального времени на атомарном уровне и непосредственно на работающем устройстве. Опыт полностью удался, о чём исследователи сообщили в статье «Прямое наблюдение наноразмерной динамики деградации сегнетоэлектриков» на портале Nature Communications.

«Наше открытие является значительным научным прорывом, поскольку оно показывает четкую картину того, как процесс деградации сегнетоэлектриков присутствует в наномасштабе», — сказал соавтор работы профессор Сяочжоу Ляо (Xiaozhou Liao).

Наблюдение деградации в процессе развития. Источник изображения: University of Sydney

Наблюдение деградации в процессе развития. Источник изображения: University of Sydney

«Хотя давно известно, что сегнетоэлектрическая усталость может сократить срок службы электронных устройств, но то, как она возникает, ранее не было хорошо изучено из-за отсутствия подходящей технологии для ее наблюдения», — подтвердил ведущий исследователь исследования доктор Цяньвэй Хуанг (Qianwei Huang).

Данные о наблюдениях учёные готовы передать производителям электроники, чтобы они могли скорректировать техпроцессы производства электронных устройств на основе сегнетоэлектриков. Можно надеяться, что полное понимание процессов, которые происходят на атомарном уровне, помогут сделать устройства надёжнее и долговечнее.

Для борьбы с глобальным потеплением предложена краска беспрецедентной белизны — всё отразит в космос

Не секрет, что в жару лучше носить светлое. Белый цвет отражает и рассеивает падающие на одежду и предметы солнечные лучи. В идеальном случае, при абсолютном отражении света, предметы не нагревались бы выше температуры окружающей среды. Это позволило бы сэкономить на охлаждении помещений летом и даже отразить часть падающей солнечной энергии обратно в космос, подобно ледяным щитам в ледниковые периоды прошлого. И такая краска разработана.

Источник изображения: Purdue University

Источник изображения: Purdue University

Исследователи из американского Университета Пердью сообщили о создании самой белой краски в мире. Заявленный коэффициент отражения новой краски составляет 98,1 %. Важно, что краска отражает не только видимый свет, но также ультрафиолетовый и инфракрасный. Если крыши домов начать красить этим составом, есть вероятность смягчения угрозы глобального потепления, считают учёные.

В ходе экспериментов с новой краской выяснилось, что в условиях солнечного освещения поверхность покрытых новой белой краской предметов в среднем более чем на 2 °С холоднее поверхностей без этого покрытия. В ряде случаев этого достаточно, чтобы отказаться от использования кондиционеров, что сэкономит энергию и также внесёт свой вклад в борьбу с климатическими изменениями.

Съёмка нового белого покрытия в инфракраксном свете. Оно практически не отражает свет. Источник изображения: Purdue University

Съёмка нового белого покрытия в инфракрасном диапазоне. Оно практически не нагревается по сравнению с окружающими предметами (чёрный квадрат справа). Источник изображения: Purdue University

Секрет новой белой краски — в пигменте. Традиционно для производства белых красок используется диоксид титана (пищевая добавка E171). Краска на основе этого вещества может отражать до 90 % света, но не во всём диапазоне. Вместо диоксида титана учёные взяли сульфат бария. Это вещество способно отражать падающее излучение в более широком спектре длин волн. Но просто нового вещества оказалось недостаточно. Исследователям пришлось подобрать состав таким образом, чтобы слой краски был не слишком толстый, иначе за этим следует растрескивание и разрушение покрытия.

Самое важное, что новый состав можно выпускать на современном производстве лакокрасочных изделий. При желании процесс можно наладить в кратчайшие сроки.

Разработана бумага с электронным управлением жёсткостью

Исследователи из Германии с помощью нанотехнологий создали удивительную бумагу. При всех внешних признаках обычного бумажного листа «нанобумага» простым щелчком электрического тумблера из жёсткой становится мягкой, как тряпочка и восстанавливает жёсткость поле отключения питания. Сверх того, жёсткостью можно управлять, меняя уровень напряжения. Подобное свойство, например, может помочь в создании материалов, автоматически гасящих удары.

Нанобумага похожа на лист простой бумаги. Источник изображения: VadimVasenin/Depositphotos

Нанобумага похожа на лист простой бумаги. Источник изображения: VadimVasenin/Depositphotos

В качестве отправной точки для исследований учёные из Университета Йоханнеса Гутенберга в Майнце и Университета Фрайбурга взяли такое вещество из стенок клеток древесины, как нанофибриллы целлюлозы. Его, к примеру, можно получать из отходов древесины. Частички этого материала намного меньше обычных волокон целлюлозы, потому из них можно изготавливать даже прозрачную, и намного более прочную «бумагу».

В ходе экспериментов выяснилось, что при подаче на такую «нанобумагу» электрического тока она нагревается и происходит разрушение связей волокон нанофибрилл целлюлозы друг с другом. Это ведёт к тому, что материал полностью или частично теряет жёсткость — обмякает. Снятие напряжения восстанавливает связи в местах пересечения нановолокон и возвращает материалу первоначальную жёсткость.

Иллюстрация из статьи в издании Nature. Источник изображения: Nature

Иллюстрация из статьи в издании Nature. Источник изображения: Nature

Интересно, что учёные на этом не остановились и собираются улучшить материал до таких свойств, чтобы он мог самостоятельно накапливать заряд и использовать его при необходимости. Подобное свойство поможет задавать материалу определённый порог срабатывания для поглощения энергии нагрузки. Вместо разного рода автоматики, что можно сделать уже сегодня, материал с запасом энергии на борту может более простыми средствами и очень избирательно гасить удары и повышенную нагрузку, например, при аварии автомобилей.

Сколтех запатентовал композитное волокно для 3D-печати прочнейших моделей в домашних условиях

Обычный пластик для 3D-печати методом послойного наплавления (FDM) обладает рядом недостатков, включая сравнительно низкую прочность изделий. Увеличить прочность можно за счёт использования композитных материалов, но это будет накладно. Исследователи из Сколтеха придумали принципиально новое «слоистое» композитное волокно для FDM-печати на обычных настольных 3D-принтерах, которое не разорит владельцев и позволит печатать прочнейшие модели.

Новый материал представляет собой волокно из двух или большего числа слоёв. Внутренний слой — сердечник — изготовлен из армированного короткими волокнами композита, а внешний слой — оболочка — армируется графеном. Поскольку графена используется немного, это не увеличит стоимость материала, зато армированный графеном пластик равномерно покроет материал сердечника. Это важно, поскольку короткие волокна в структуре сердечника придают материалу высокие абразивные свойства. Как минимум, такую модель будет сложно обрабатывать.

Использование волокна с вкраплением графена в оболочку открывает возможность задействовать в качестве коротких армирующих волокон более дешёвое стекловолокно, а не углеродные волокна. Это поможет удержать стоимость композитного материала на низком уровне, не принося в жертву прочность.

В пресс-релизе на сайте Сколтеха говорится: «Технология изготовления коаксиального волокна может использоваться в различных термопластичных и в том числе высокотемпературных полимерах, например, PEEK. Кроме того, используя другие типы добавок, можно улучшить жесткость, ударопрочность, защиту от влаги, антистатические свойства, биосовместимость и другие важные характеристики материала».

Ожидается, что новый материал отлично подойдёт для печати деталей крепежа, оснастки и составных частей для производства автомобилей, мотоциклов и велосипедов, экзоскелетов, протезов, робототехники и многого другого. Для коммерческого продвижения разработки создан стартап Novaprint 3D.

Учёные синтезировали новый высокотемпературный сверхпроводник и удивились полученному результату

Международная группа под руководством российских учёных экспериментально исследовала новый высокотемпературный сверхпроводник — гидрид иттрия (YH6). Обычно предварительные теоретические расчёты подтверждаются экспериментально с погрешностью не более 15 %. В случае гидрида иттрия условия поддержки высокотемпературной сверхпроводимости в два раза разошлись с теорией, что оставило простор для новых исследований.

Источник изображения: Сколтех

Источник изображения: Сколтех

Исследовательская работа, данные о которой опубликованы в Advanced Materials, велась под руководством профессора Сколтеха и НИТУ МИСиС Артема Оганова и доктора Ивана Трояна из Института кристаллографии РАН. Сверхпроводимость YH6 была предсказана китайскими учёными в 2015 году. Она достигается при температуре 224 K (–49,15 °C). Согласно теоретическим расчётам, сверхпроводимость в гидриде иттрия возникает при давлении 1,4–1,7 млн атмосфер.

Также расчёты показывают критические значения магнитных полей, при которых происходит явление сверхпроводимости. «В случае гидрида иттрия YH6 теория и эксперимент плохо согласуются, — сообщается в пресс-релизе Сколтеха. — Например, экспериментальное критическое магнитное поле оказывается в 2–2,5 раза выше теоретических предсказаний. С таким учёные сталкиваются впервые и объяснение им ещё предстоит найти. Возможно, в этом веществе присутствуют дополнительные физические эффекты, не учтённые прежними теоретическими работами».

Значительные расхождения между теоретическими и практическими результатами, которые получили физики, могут существенно изменить подход к поиску материалов для высокотемпературной сверхпроводимости. Дело в том, что в этих изысканиях теория играет ключевую роль, позволяя одному научному коллективу за год провести компьютерное моделирование полсотни–сотни веществ, чтобы выбрать то единственное, которое окажется достойным практических испытаний, ведь на каждый эксперимент с синтезом вещества уходит несколько лет. Поэтому расхождение теории и практики должно быть минимальным, а полученная аномалия должна быть изучена.

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥