Привет, Гость ! - Войти
- Зарегистрироваться
 
портрет № 715277 зарегистрирован более 1 года назад

Нихренарх

он же Не М И по 04-06-2015
настоящее имя:
Котэ
популярность:
12569 место -7↓
рейтинг 1240 ?
Уровни Нихренарх на других форумах
2 уровень
Привилегированный пользователь 2 уровня
Портрет заполнен на 48%

    Статистика портрета:
  • сейчас просматривают портрет - 0
  • зарегистрированные пользователи посетившие портрет за 7 дней - 3

Отправить приватное сообщение Добавить в друзья Игнорировать Сделать подарок
Блог   >  

Это интересно. О новых перспективных материалах.

  13.11.2015 в 12:20   201  

"Невидимка против Терминатора
Какой из материалов сделает армию будущего неуязвимой: сверхпрочный, сверхчёрный или сверхтекучий? Ежегодно по всему миру в развитие инновационных материалов вкладываются огромные средства, десятки научных лабораторий трудятся над их созданием. В большинстве случаев выясняется, что за этими разработками стоят военные: они требуют от учёных новых технологий и вооружений, создание которых тормозится из-за отсутствия необходимых материалов. Корреспондент изучил самые необычные и перспективные материалы, которые уже в ближайшее время станут толчком для развития военных и гражданских технологий.

Пожалуй, самым перспективным и ожидаемым материалом, который будет использоваться в технике будущего, является новая аллотропная модификация углерода – графен, проще говоря, слой углерода толщиной в один атом, похожий по структуре на соты. Его удалось получить лишь чуть больше десятилетия назад. Произошло это практически случайно, учёные из Университета Манчестера в качестве забавы решили исследовать куски обычного скотча, который используется в виде подложки для графита при работе с туннельным микроскопом. Используя клейкую ленту, они начали отлеплять углерод слой за слоем и в итоге получили то, что до этого считалось невозможным.


ИМЕНЕМ «ГРАФЕНОВОЙ РЕВОЛЮЦИИ»

Десятилетиями учёные и инженеры рассуждали о том, какие преимущества возможны при использовании графена. На сегодняшний день – это самый тонкий и самый прочный из материалов, известных человечеству. Он обладает уникальными электрическими характеристиками, ведь электроны в нём передвигаются в сотни раз быстрее, чем в монокристаллическом кремнии (лучший на сегодня материал, который используется для производства миниатюрных и производительных микросхем).

Также были проведены измерения прочности графена на атомарном уровне, и оказалось, что он превосходит по этому показателю все известные науке вещества. Сверхпрочность графена может быть использована при создании сверхбыстрых микропроцессоров для суперкомпьютеров, поскольку материал обладает свойствами, которых не имеют современные материалы, – прочность и способность выдерживать высокие температуры в экстремальном рабочем режиме.

Таким образом, графен открывает перед индустрией полупроводников новые, безграничные возможности. Кроме того, графен можно использовать для хранения энергии в аккумуляторах и прочих топливных элементах, а также в оптике, создании гибких дисплеев и даже в очистке жидкостей – графеновая плёнка, как оказалось, пропускает молекулы воды и задерживает любые примеси. Наиболее оптимистически настроенные учёные и инженеры заявляют о возможной в ближайшие десятилетия «графеновой революции».

Как рассказал эксперт Центра анализа стратегий и технологий Сергей Денисенцев, графен на сегодняшний день – самый ожидаемый и близкий к реализации материал, который уже в ближайшее время может дать начало множеству новых технологий.

«Как известно, графен был экспериментально обнаружен в 2004 году учёными русского происхождения Андреем Геймом и Константином Новосёловым, за что они получили Нобелевскую премию. У графена как у потенциального полупроводникового материала есть много преимуществ.

Например, у него подвижность электронов на порядок выше, чем у самых совершенных материалов, используемых для производства интегральных схем. Это даёт возможность работать на запредельных, терагерцевых частотах. Но есть и другие преимущества – высокая стабильность, теплопроводность и электропроводность.

Однако на пути к графитовой электронике есть много нерешенных проблем. Например, сейчас нет возможности управлять электронным потоком, потому что на атомарном уровне в графене работают другие физические законы, законы квантовой механики, которые существенно отличаются от работающих в современных материалах. Учёные до сих пор не умеют делать графеновые пластины больших размеров. Рано или поздно этого удастся достичь, более того, теоретически учёные знают, как. Потенциал у графена очень большой, с ним связывают большие надежды и в гражданской сфере, и особенно в военной. Кто первым освоит эту технологию, научится делать электронику на основе графена, тот получит большое экономическое и информационное, военное преимущество.

Хочу заметить, что в военной сфере этот материал можно применить практически везде: в электронике он эффективно заменит любые полупроводниковые материалы и преобразователи. Значителен потенциал графена в системах радиоэлектронной борьбы, радиолокации, в различных многолучевых антеннах и активных фазированных решётках, что существенно увеличивает импульсную мощность.

Это позволит обнаруживать самолёты и другие цели с эффективной поверхностью рассеивания, беспилотники, самолёты, сделанные по технологии Stealth, и приведёт к усовершенствованию системы радиоэлектронной борьбы (РЭБ), электроники для систем управления боевыми действиями тактического, оперативного, стратегического звена. Также применение графена выведет на новый уровень спутниковую технику. Однако, когда будут практически решены технологические проблемы с использованием графена, предсказать довольно сложно, вполне допускаю, что уже в следующем десятилетии».


Денис Крюков/РИА «Новости»

ВОЕННЫЕ ЗАИНТЕРЕСОВАЛИСЬ «ЧЁРНЫМИ ДЫРАМИ»

В прошлом году британская компания Surrey NanoSystem представила на Международном авиакосмическом салоне в Фарнборо новый «суперчёрный» материал. Его называют самым светопоглощающим материалом, поскольку он отражает всего около 0,04 % попадающего на него света, что приближается к параметрам «чёрных дыр». Vantablack состоит из графитовых нанотрубок, каждая из которых примерно в 10 тысяч раз тоньше человеческого волоса. Их диаметр настолько мал, что фотоны света не могут просочиться между ними. Это может стать серьёзным прорывом в области применения нанотехнологий в оптическом приборостроении.

Новый материал будет усиливать способность чувствительных телескопов видеть даже самые слабые звёзды и может быть использован для калибровки космических и инфракрасных камер, а его ультранизкий коэффициент отражения повышает чувствительность оптических приборов. Ещё одной особенностью Vantablack является очень высокая теплопроводность, поэтому материал идеально подходит для облицовки внутренних компонентов оптических датчиков. Перспективным видится применение этого материала в системах тепловой защиты. Vantablack также заинтересовались военные, но как именно они планируют использовать новый суперчёрный материал, не сообщается.

БРОНЯ ОТ ЛАЗЕРА

Новое течение – самовосстанавливающиеся материалы изобретают в различных областях: строительстве, медицине, электронике. Инженер Нэнси Соттос из Университета Иллинойса придумала снабжать провода микроскопическими капсулами с жидким металлом. При разрыве капсула разбивается и заполняет трещину. Таким образом, во время боевых действий могут восстанавливаться повреждённые взрывом провода связи и, в перспективе, проводка боевых машин.

Микробиолог Хэнк Джонкерс из Делфтского технического университета нашёл способ, который продлевает срок службы дорог и зданий, подмешивая в цемент споры бактерий и питательные вещества для них. Как только в цементе появляется трещина и в неё попадает вода, бактерии пробуждаются ото сна и начинают создавать прочный карбонат кальция, который заполняет трещины. В результате фортификационные заграждения становятся пратически неуязвимыми.

Похожее решение найдено и в текстильной промышленности. Американский учёный Марек Урбан создал прочный материал, который может самостоятельно устранять полученные повреждения. Для этого на ткань необходимо направить концентрированный луч ультрафиолета. Это идеальное решение для обмундирования военных.

Ещё одно уникальное изобретение – метаматериалы, композиты, свойства которых определяются не индивидуальными физическими свойствами отдельных компонентов, а структурой их организации. И свойства метаматериалов, как правило, весьма необычны. Например, наноструктуры могут придать материалу отрицательный коэффициент преломления, искривляют световые волны, пустив их по контуру предмета, что делает его невидимым. Учёным с помощью метаматериалов удалось создать прототип «плаща-невидимки», правда, успехи пока ограничиваются микроволновым диапазоном.

При использовании этих свойств метаматериалов разработана концепция антилазерного покрытия для военных кораблей. Слоёная плёнка из метаматериалов будет эффективно отражать импульсы боевых излучателей. «Противолазерная броня» будет состоять из трёх слоев метаматериалов, упакованных специальным образом.

По заверениям разработчиков, покрытие будет представлять собой достаточно тонкую и легкую ленту, которую можно будет легко наклеивать на нужные участки корпуса. Также учёные пытаются приспособить свойства метаматериалов для создания суперлинзы, позволяющей получать изображения с деталями меньше длины волны используемого света. С их помощью можно было бы делать микросхемы с наноскопическими элементами и записывать на оптические диски огромные объёмы информации.

ДЫМ ПРЕВРАЩАЕТСЯ…

Постоянно совершенствуются материалы, которые могут увеличить защищённость солдат и техники на поле боя. Так, компания Tech 21 разработала уникальный защитный материал, тягучую оранжевую субстанцию – мягкую, липкую и пластичную. Из комков этого вещества можно слепить любую форму. Материал меняет свою плотность в зависимости от воздействия внешних факторов.

Стоит ударить, и материал мгновенно затвердевает, приближаясь по плотности к твердым горным породам. Это фантастическое по своим свойствам вещество можно использовать в производстве одежды, обуви, и в военном деле – для создания бронежилетов, а также для производства экзоскелетов.

Ещё один из интересных материалов – аэрогель. Его научились получать в процессе критической сушки жидких алюминиевых гелей, оксида олова, углерода или хрома. Являясь твёрдым материалом, он на 99,8 % состоит из воздуха и при этом способен выдерживать вес, превышающий его собственный в 4 тыс. раз. Аэрогели огнеупорны, воздухопроницаемы, способны впитывать воду или масло, могут – в зависимости от материала изготовления – служить электрическим проводником или не менее эффективным изоляционным материалом.

Несмотря на то что изобрели аэрогель почти сто лет назад, сфера его применения на данный момент ограничена. Себестоимость исходных материалов составляет пока порядка тысячи долларов за кубический сантиметр, а их производство опасно и очень длительно. Сейчас их применяют в скафандрах NASA.

Доводка аэрогелей продолжается. Перед учёными стоит множество задач: сделать материал прочнее, дешевле, а также обезопасить его производство. И устранить ещё один недостаток – хрупкость аэрогелей, которые выдерживают давление, но не удар. В 2002 году профессор Николас Левентис из Университета науки и технологий штата Миссури объявил о том, что разработал метод производства нехрупкого аэрогеля. В 2013 году учёные из Чжэцзянского университета в Ханчжоу получили наилегчайший материал в мире – аэрогель на основе графена, кубический сантиметр которого весит всего 0,16 мг, что в семь с половиной раз легче воздуха.

Ещё одно направление – создание сверхпрочных материалов. Например, аморфных металлов, которые также называют металлическими стёклами. Они могут быть значительно прочнее стали. Скорее всего, аморфные металлы станут следующим поколением военной брони. Сверхсплав – общий термин для металлов, которые могут работать при крайне высоких температурах (до 1100 градусов Цельсия). Они будут применяться в сверхгорячих областях турбин реактивных двигателей.

Ещё одно перспективное направление – металлическая пена. Раньше её получали, добавляя порошкообразный гидрид титана в расплавленный алюминий, а потом давали ему остыть. В итоге получается очень прочная субстанция, при этом относительно лёгкая, с 75-95 % пустого пространства. В этом году о развитии этой технологии заявил исследователь Нью-Йоркского политехнического университета Нихиль Гупта, который разработал магниевую синтактическую пену. Это строение позволило облегчить разработанный материал, не повлияв отрицательным образом на прочность.

В отличие от своего предшественника из алюминия, нынешний вариант из магния, прочнее на 44 %, может выдерживать нагрузки – свыше 100 тонн на квадратный метр. Сообщается, что материал будет довольно дешёвым, поскольку ингредиенты, из которых он состоит, общедоступны в металлургической отрасли. Нужно отметить, что именно военные заинтересовались новой разработкой и профинансировали проект. Материал уже применили для строительства палубы боевого корабля. Массовый запуск сверхпрочного материала планируется в конце 2018 года.

УНИКАЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ УТЕРЯН

Одним из самых загадочных материалов современности является сверхжаропрочный пластик Starlite. Его создал более двадцати лет назад британский химик-любитель Морис Уорд. Этот материал обладает уникальными физическими свойствами. Учёный утверждал, что этот пластик может выдержать практически любой нагрев вплоть до температуры атомного взрыва. Экспериментально было подтверждено, что материал легко выдерживал температуру 1 тыс. градусов по Цельсию.

Агентства оборонных исследований Великобритании провело ряд тестов, которые включали длительное облучение лазером с мощностью импульса в 100 мДж. Воздействие лазера на защищаемый пастой предмет было равно нулю. Предполагалось, что Starlite можно было бы использовать при производстве защитных костюмов для спасателей, в строительстве, автомобильной, авиационной и даже космической промышленности, использовать для дополнительной защиты военной техники.

Однако Морис Уорд после демонстрации Starlite заломил неподъёмную цену за своё изобретение и отказался открывать его секрет. В 2011 году изобретатель умер, и, возможно, технология производства этого пластика навсегда утрачена, поскольку другие учёные не смогли даже близко приблизиться к характеристикам Starlite.

МАТЕРИАЛЫ С ЭЛЕМЕНТАМИ ИНТЕЛЛЕКТА

Александр Оликевич, директор Молодёжного научно-технического центра:

«В ближайшем времени человек научится управлять материалами, программировать под различные задачи, например, самостоятельно видоизменяться, перестраиваться в зависимости от условий среды, от поставленной перед ними задачи. В результате материалы станут самоперестраивающимися, смогут принимать нужную жесткость, твердость и форму. Например, сегодня человечество пришло к пределу в создании жаропрочных твердых материалов.

В этой области нужны принципиально новые решения, скажем, переход к структуре, в которой сами частицы материала будут отводить тепло, а также распределять ударную нагрузку. Только такой подход позволит создать материал, необходимый, к примеру, для создания гиперзвукового оружия, новых двигателей, которые способны выдержать запредельные тепловые и ударные нагрузки.

Для этого нужен инновационный подход, по сути, переход от химических связей к новым, неизвестным человечеству. Возможно, удастся научиться управлять связями в элементарных частицах, менять их таким образом, что позволит предавать материалам новые свойства. Конечно, для этого нужны прорывные открытия, настоящая революция в создании новых материалов.

Результат возможен такой: из нового материала сделают контейнер, в котором можно будет взорвать атомную бомбу без вреда для окружающих. Сегодня понятно одно, что создание подобных материалов – дело совсем уж далекого будущего».
warfiles.ru/show-99994-nevidimka-protiv-terminatora.html