Graphene aerogel — самый легкий искусственный материал на земле
Китайские ученые из университета Чжэцзяна (Zhejiang University) создали самый легкий материал в мире, который назвали Графеновый аэрогель
. Он в семь раз легче воздуха и на 12% легче предыдущего рекордсмена по этому показателю — аэрографита (aerographite). Один кубический сантиметр аэрогеля весит 0.16 миллиграмм, то есть кубический метр этого супер легкого материала весит всего 160 грамм! Graphene aerogel настолько легкий, что куб из него с размерами 3х3х3 сантиметров может быть сбалансирован на тонкой травинке, тычинке цветка или пушистых семенах одуванчика.
Исследователи говорят, что нет ограничений на размеры объектов, сделанных из аэрогеля. Новый материал обладает превосходной эластичностью и возможностью поглощать различные жидкие вещества. Графеновый аэрогель полностью восстанавливается до первоначальной формы после более чем 90% сжатия. Также, он быстро (68.8 грамм в секунду) способен поглощать жидкость, вес которой в 900 раз превышает его собственный вес. Учитывая описанные характеристики нового сверхлегкого материала, его можно использовать, например, для сбора нефти в местах ее разлива.
В общем, будущее уже наступило.
Ученые - современные волшебники, которые показывают в лабораториях фокусы, опровергающие законы физики.
«Умные» вещества меняют форму под воздействием внешних условий, превращаются из газа в твердый металл или замерзают при высокой температуре.
Волшебное покрытие, защищающее от воды, грязи и других жидкостей, создано на основе наночастиц - диоксидов кремния и титана. Новинка не задержалась в лабораториях и активно используется в качестве гидрофобных спреев и гелей для одежды, обуви, скатертей, стройматериалов и даже для очистки морской воды.
Гексафторид, или элегаз, в 5 раз тяжелее воздуха. Он не улетучивается из сосуда и удерживает легкие предметы. Теперь вы знаете, как создается эффект парения. У гексафторида есть еще одно забавное свойство - понижать голос до баса. Один вдох - и вы говорите как Дарт Вейдер.
Мы помним про жидкие металлы с уроков физики, но металлы, плавящиеся при температуре тела, - что-то новенькое. На этом чудеса не заканчиваются: в горячей воде предметы из галлия растворяются на глазах.
При контакте с галлием алюминий становится хрупким - берегите iPhone. Но даже такой неустойчивый материал в виде сплава используется в сфере высоких технологий.
Нитрид триода и фульминат серебра пока не нашли промышленного применения. Эти порошки опасно даже перевозить: они взрываются при толчке или ударе и превращаются в облако яркого дыма. Эффектно, но бесполезно.
Предметы из нитинола - сплава титана и никеля - способны «запоминать» первоначальную форму и возвращаться к ней при нагреве. Мне б такую память!
Кто бы подумал, что среди «умных» материалов окажется… дерево! Специалисты из Массачусетского технологического института с помощью 4D-печати (что уже чудо!) создали деревянные пластины, принимающие заданную форму при намокании.
На самом деле это ацетат натрия, который превращается из жидкости в кристаллы при малейшем воздействии. Внешне не отличить от обычного льда, даже узоры на поверхности есть. Но на поверку он теплый. Именно этот материал спрятан в химических грелках.
Материал используется в медицине: способен менять размер под воздействием температуры. Кажется, что он живой!
Чудо-вещества, неподвластные повреждениям, уже используются в покрытиях смартфонов, стройматериалах и медицине. Весь секрет - в микрокапсулах с бактериями, которые активируются при повреждении и заполняют трещины продуктами своей жизнедеятельности. Когда-нибудь и на наших дорогах будет такой асфальт.
Аэрогель - инновационный материал на основе графена, обладающий уникальными свойствами: он твёрдый, прозрачный, жаропрочный и чрезвычайно плохо пропускает тепло. Его плотность всего в 1,5 раза больше плотности воздуха и в 500 раз меньше плотности воды. А также это один из самых дорогих материалов: кусочек размером с ладонь стоит около $100.
Ребята, мы вкладываем душу в сайт. Cпасибо за то,
что открываете эту
красоту. Спасибо за вдохновение и мурашки.
Присоединяйтесь к нам в Facebook
и ВКонтакте
Ученые - современные волшебники, которые показывают в лабораториях фокусы, опровергающие законы физики. «Умные» вещества меняют форму под воздействием внешних условий, превращаются из газа в твердый металл или замерзают при высокой температуре.
сайт собрал 9 чудо-веществ, чтобы показать вам: будущее уже наступило.
Волшебное покрытие, защищающее от воды, грязи и других жидкостей, создано на основе наночастиц - диоксидов кремния и титана. Новинка не задержалась в лабораториях и активно используется в качестве гидрофобных спреев и гелей для одежды, обуви, скатертей, стройматериалов и даже для очистки морской воды.
Гексафторид, или элегаз, в 5 раз тяжелее воздуха. Он не улетучивается из сосуда и удерживает легкие предметы. Теперь вы знаете, как создается эффект парения. У гексафторида есть еще одно забавное свойство - понижать голос до баса . Один вдох - и вы говорите как Дарт Вейдер.
Мы помним про жидкие металлы с уроков физики, но металлы, плавящиеся при температуре тела, - что-то новенькое. На этом чудеса не заканчиваются: в горячей воде предметы из галлия растворяются на глазах .
При контакте с галлием алюминий становится хрупким - берегите iPhone. Но даже такой неустойчивый материал в виде сплава используется в сфере высоких технологий.
Нитрид триода и фульминат серебра пока не нашли промышленного применения. Эти порошки опасно даже перевозить: они взрываются при толчке или ударе и превращаются в облако яркого дыма. Эффектно, но бесполезно.
Предметы из нитинола - сплава титана и никеля - способны «запоминать» первоначальную форму и возвращаться к ней при нагреве. Мне б такую память!
Кто бы подумал, что среди «умных» материалов окажется... дерево! Специалисты из Массачусетского технологического института с помощью 4D-печати (что уже чудо!) создали деревянные пластины, принимающие заданную форму при намокании.
На самом деле это ацетат натрия, который превращается из жидкости в кристаллы при малейшем воздействии . Внешне не отличить от обычного льда, даже узоры на поверхности есть. Но на поверку он теплый. Именно этот материал спрятан в химических грелках.
Несмотря на огромное разнообразие веществ и минералов, созданных природой, человек, благодаря использованию новейших технологий, постоянно изобретает свои и такие, что их свойства просто невероятны. Здесь и сейчас, я расскажу о десяти наиболее известных.
Было время, когда средства для мытья посуды не существовало - люди обходились содой, уксусом, серебряным песком, трением или проволочной щёткой, но новое средство поможет сэкономить немало времени и сил и вообще оставить мытьё посуды в прошлом. «Жидкое стекло» содержит диоксид кремния, образующий при взаимодействии с водой или этанолом материал, который затем высыхает, превращаясь в тонкий (более чем в 500 раз тоньше человеческого волоса) слой эластичного, сверхстойкого, не токсичного и влагоотталкивающего стекла.
С таким материалом отпадает необходимость в чистящих и дезинфицирующих средствах, так как он способен отлично предохранять поверхность от микробов: бактерии на поверхности посуды или раковины просто изолируются. Также изобретение найдёт применение в медицине, ведь стерилизовать инструменты теперь можно с помощью лишь горячей воды, без использования химических дезинфицирующих средств.
Это покрытие может использоваться для борьбы с грибковыми инфекциями на растениях и герметизации бутылок, его свойства действительно уникальны - оно отталкивает влагу, дезинфицирует, при этом оставаясь эластичным, прочным, пропускающим воздух, и совершенно незаметным, а также дешёвым.
Это вещество позволяет игрокам в гольф сильнее бить по мячу, увеличивает поражающую способность пули и продлевает срок службы скальпелей и деталей двигателя.
Вопреки своему названию, материал сочетает прочность металла и твёрдость поверхности стекла: на видео видно, как отличается деформация стали и бесформенного металла при падении металлического шарика. Шарик оставляет на поверхности стали множество маленьких «ям» - это означает, что металл поглощает и рассеивает энергию удара. Бесформенный металл остался гладок, значит, он лучше возвращает энергию удара, о чём также говорит более продолжительный отскок.
Большинство металлов имеет упорядоченное кристаллическое молекулярное строение, и от удара или другого воздействия, кристаллическая решётка искажается, из-за чего на металле и остаются вмятины. В бесформенном металле атомы расположены хаотично, поэтому после воздействия атомы возвращаются на первоначальную позицию.
У самых богатых людей есть проблемы: судя по растущим продажам этого материала, им необходимо пуленепробиваемое стекло, которое спасло бы жизнь, но не мешало им отстреливаться.
Это стекло останавливает пули с одной стороны, но в то же время пропускает с другой - этот необычный эффект заключается в «сэндвиче» из хрупкого акрилового слоя и более мягкого эластичного поликарбоната: под давлением акрил проявляет себя как очень твёрдое вещество, и при попадании пули он гасит её энергию, трескаясь при этом. Это даёт возможность амортизирующему слою выдержать удар пули и осколков акрила, не разрушаясь при этом.
При выстреле с другой стороны упругий поликарбонат пропускает через себя пулю растягиваясь и разрушая ломкий акриловый слой, что не оставляет никакого дальнейшего барьера для пули, но не стоит отстреливаться слишком часто, поскольку из-за этого в защите образуются дыры.
Это пластик, выдерживающий невероятно высокую температуру: его тепловой порог настолько высок, что сначала изобретателю просто не поверили. Лишь после демонстрации возможностей материала в прямом эфире на телевидении, с создателем старлита связались сотрудники Британского Центра Атомного Вооружения.
Учёные облучили пластик вспышками высокой температуры, эквивалентными мощности 75-ти бомб, сброшенных на Хиросиму - образец лишь немного обуглился. Один из испытателей заметил: «Обычно между вспышками приходится ждать несколько часов, чтобы материал остыл. Сейчас мы облучали его каждые 10 минут, а он остался невредим, будто в насмешку».
В отличие от других термостойких материалов, старлит не становится токсичным при высокой температуре, также он невероятно лёгок. Его можно применять при строительстве космических аппаратов, самолётов, огнезащитных костюмов или в военной промышленности, но, к сожалению, старлит так и не покинул пределы лаборатории: его создатель Моррис Уард умер в 2011-м году, не запатентовав своё изобретение и не оставив никаких описаний. Всё, что известно о строении старлита - что в его состав входит 21 органический полимер, несколько сополимеров и небольшое количество керамики.
Представьте себе пористое вещество такой низкой плотности, что 2,5 см³ его заключает в себе поверхности, сравнимые с размером футбольного поля. Но это не определённый материал, а, скорее, класс веществ: аэрогель - это форма, которую могут принимать некоторые материалы, а сверхмалая плотность делает его отличным теплоизолятором. Если сделать из него окно толщиной 2,5 см, оно будет иметь те же теплоизоляционные свойства, что и стеклянное окно толщиной 25 см.
Все самые лёгкие в мире материалы - аэрогели: например, кварцевый аэрогель (по сути, высушенный силикон) всего в три раза тяжелее воздуха и достаточно хрупок, зато может выдержать вес, в 1000 раз превышающий его собственный. Графеновый аэрогель (на иллюстрации выше) состоит из углерода, а его твёрдый компонент в семь раз легче воздуха: имея пористую структуру, это вещество отталкивает воду, но поглощает нефть - его предполагается использовать для борьбы с нефтяными пятнами на поверхности воды.
Фактически это листы углерода толщиной в один атом, свёрнутые в цилиндры - их молекулярная структура напоминает рулон проволочной сетки, и это самый прочный материал, известный науке. В шесть раз легче, но в сотни раз крепче стали, нано-трубки обладают лучшей теплопроводностью, чем алмаз, и проводят электричество эффективнее меди.
Сами трубки не видны невооружённым взглядом, а в необработанном виде вещество напоминает сажу: чтобы проявились его необыкновенные свойства, надо заставить вращаться триллионы этих невидимых нитей, что стало возможным относительно недавно.
Материал может применяться в производстве кабеля для проекта «лифта в космос», достаточно давно разработанного, но до недавнего времени совершенно фантастичного из-за невозможности создать кабель длиной 100 тыс км, не согнувшийся бы под собственным весом.
Углеродные нано-трубки помогают и при лечении рака груди - их можно помещать в каждую клетку тысячами, а наличие фолиевой кислоты позволяет выявлять и «захватывать» раковые образования, затем нано-трубки облучают инфракрасным лазером, и клетки опухоли при этом погибают. Также материал может применяться в производстве лёгких и прочных бронежилетов…
В 1942-м году перед англичанами стояла проблема недостатка стали для строительства авианосцев, необходимых для борьбы с немецкими подводными лодками. Джеффри Пайк предложил соорудить огромные плавучие аэродромы изо льда, однако она себя не оправдала: лёд хоть и недорог, но недолговечен. Всё изменилось с открытием нью-йоркскими учёными необыкновенных свойств смеси льда и древесных опилок, которая по прочности была подобна кирпичу, а также не трескается и не плавится. Зато материал можно было обрабатывать, как дерево или плавить, подобно металлу, в воде опилки разбухали, образуя оболочку и предотвращая таяние льда, за счёт чего любое судно можно было ремонтировать прямо во время плавания.
Но при всех положительных качествах, пайкерит был малопригоден для эффективного использования: для постройки и создания ледяного покрова судна весом до 1000 т достаточно было двигателя мощностью в одну лошадиную силу, но при температуре выше -26 °С (а для её поддержания необходима сложная система охлаждения) лёд имеет свойство проседать. Кроме того, целлюлоза, используемая также в производстве бумаги, была в дефиците, поэтому пайкерит так и остался неосуществимым проектом.
Устойчивость к механическому воздействию во все времена была одной из основных проблем материаловедения, пока не изобрели D3o - вещество, молекулы которого находятся в свободном движении при нормальных условиях и фиксируются при ударе. Строение D3o напоминает смесь кукурузного крахмала и воды, которой иногда наполняют бассейны. Специальные куртки из этого материала, удобные и обеспечивающие защиту при падении, ударе битой или кулаками, которые могут вам достаться, уже находятся в свободной продаже. Защитные элементы не заметны снаружи, что подходит для каскадёров и даже полиции.
У бетона есть свойство «уставать» со временем - он становится грязно-серым, и в нём образуются трещины. Если речь идёт о фундаменте здания, ремонт может быть достаточно трудоёмким и дорогим, при этом не факт, что он устранит «усталость»: многие здания сносят именно по причине невозможности восстановления фундамента.
Группа студентов Университета Ньюкасла разработала генно-модифицированные бактерии, способные проникать в глубокие трещины и вырабатывать смесь карбоната кальция и клея, укрепляя здание. Бактерии запрограммированы так, что они распространяются по поверхности бетона, пока не достигнут края очередной трещины, и тогда начинается производство цементирующего вещества, имеется даже механизм самоуничтожения бактерий, предотвращающий образование бесполезных «наростов».
Эта технология позволит уменьшить антропогенный выброс двуокиси углерода в атмосферу, ведь 5% его даёт именно производство бетона, а также с её помощью будет продлён срок службы зданий, восстановление которых традиционным способом обошлось бы в большую сумму.
Этот химический растворитель сначала появился, как побочный продукт выработки целлюлозы и никак не применялся до 60-х годов прошлого века, когда раскрыли его медицинский потенциал: доктор Джейкобс обнаружил, что DMSO может легко и безболезненно проникать в ткани тела - это позволяет быстро и без повреждения кожи вводить различные препараты.
Его собственные лечебные свойства снимают боль при растяжении связок или, например, воспалении суставов при артрите, также DMSO может использоваться для борьбы с грибковыми инфекциями.
К сожалению, когда его медицинские свойства были открыты, производство в промышленных масштабах уже давно было налажено, и его широкая доступность не позволяла фармацевтическим компаниям получать прибыль. Кроме того у DMSO есть неожиданный побочный эффект - запах изо рта использовавшего его человека, напоминающий чеснок, поэтому он используется в основном в ветеринарии.