FORUM-EVOLUTION.ru

Текущее время: 29 мар 2024 02:03

Часовой пояс: UTC + 3 часа




Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 24 ]  На страницу 1, 2  След.
Автор Сообщение
 Заголовок сообщения: Новости техники и машиностроения.
СообщениеДобавлено: 05 июл 2017 10:48 
Не в сети
Активный участник
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 28 май 2010 17:00
Сообщений: 3479
Детонационный двигатель — будущее российского двигателестроения

В действительности вместо постоянного фронтального пламени в зоне сгорания, образуется детонационная волна, несущаяся со сверхзвуковой скоростью. В такой волне сжатия детонируют топливо и окислитель, этот процесс, с точки зрения термодинамики повышает КПД двигателя на порядок, благодаря компактности зоны сгорания.
Интересно, что ещё в 1940 году советский физик Я.Б. Зельдович предложил идею детонационного двигателя в статье «Об энергетическом использовании детонационного сгорания». С тех пор над перспективной идеей работали многие учёные из разных стран, вперёд выходили то США, то Германия, то наши соотечественники.
Летом, в августе 2016 года российским учёным удалось создать впервые в мире полноразмерный жидкостный реактивный двигатель, работающий на принципе детонационного сгорания топлива. Наша страна наконец-то за многие постперестроечные годы установила мировой приоритет в освоении новейшей техники.
Чем же так хорош новый двигатель? В реактивном двигателе применяется энергия, выделяемая при сжигании смеси при постоянном давлении и неизменным пламенном фронте. Газовая смесь из топлива и окислителя при горении резко повышает температуру и столб пламени, вырывающийся из сопла, создаёт реактивную тягу.
При детонационном горении продукты реакции не успевают разрушиться, потому что этот процесс в 100 раз быстрее дефларгации и давлении при этом стремительно увеличивается, а объём остаётся неизменным. Выделение такого большого количества энергии действительно может разрушить двигатель автомобиля, поэтому такой процесс часто ассоциируется со взрывом.
В действительности вместо постоянного фронтального пламени в зоне сгорания, образуется детонационная волна, несущаяся со сверхзвуковой скоростью. В такой волне сжатия детонируют топливо и окислитель, этот процесс, с точки зрения термодинамики повышает КПД двигателя на порядок, благодаря компактности зоны сгорания. Поэтому специалисты так рьяно и приступили к разработке этой идеи.В обычном ЖРД, по сути, являющейся большой горелкой, главное не камера сгорания и сопло, а топливный турбонасосный агрегат (ТНА), создающий такое давление, чтобы топливо проникло в камеру. К примеру, в российском ЖРД РД-170 для ракет-носителей «Энергия» давление в камере сгорания 250 атм и насосу, подающему окислитель в зону сгорания приходиться создавать давление в 600 атм.
В детонационном двигателе давление создаётся самой детонацией, представляющую бегущую волну сжатия в смеси топлива, в которой давление без всякого ТНА уже в 20 раз больше и турбонасосные агрегаты являются лишними. Чтобы было понятно, у американского «Шаттла» давление в камере сгорания 200 атм, а детонационному двигателю в таких условиях надо всего лишь 10 атм для подачи смеси — это как велосипедный насос и Саяно-Шушенская ГЭС.
Двигатель на основе детонации в таком случае не только более простой и дешёвый на целый порядок, но гораздо мощнее и экономичнее, чем обычный ЖРД.На пути внедрения проекта детонационного двигателя встала проблема совладения с волной детонации. Это явление непросто взрывная волна, которая имеет скорость звука, а детонационная, распространяющаяся со скоростью 2500 м/сек, в ней нет стабилизации фронта пламени, за каждую пульсацию обновляется смесь и волна вновь запускается.
Ранее русские и французские инженеры разрабатывали и строили реактивные пульсирующие двигатели, но не на принципе детонации, а на основе пульсации обычного горения. Характеристики таких ПуВРД были низкими и когда двигателестроители разработали насосы, турбины и компрессоры, наступил век реактивных двигателей и ЖРД, а пульсирующие остались на обочине прогресса. Светлые головы науки пытались объединить детонационное горение с ПуВРД, но частота пульсаций обычного фронта горения составляет не более 250 в секунду, а фронт детонации обладает скоростью до 2500 м/сек и частота его пульсаций достигает несколько тысяч в секунду. Казалось невозможным воплотить на практике такую скорость обновления смеси и при этом инициировать детонацию.
В СЩА удалось построить такой детонационный пульсирующий двигатель и испытать его в воздухе, правда, проработал он всего 10 секунд, но приоритет остался за американскими конструкторами. Но уже в 60-х годах прошлого века советскому учёному Б.В. Войцеховскому и практически в то же время и американцу из университета в Мичигане Дж. Николсу пришла идея закольцевать в камере сгорания волну детонации.

Как работает детонационный ЖРД
Такой ротационный двигатель состоял из кольцевой камеры сгорания с форсунками, размещёнными по её радиусу для подачи топлива. Волна детонации бегает как белка в колесе по окружности, топливная смесь сжимается и выгорает, выталкивая продукты сгорания через сопло. В спиновом двигателе получаем частоту вращения волны в несколько тысяч в секунду, работа его подобна рабочему процессу в ЖРД, только более эффективно, благодаря детонации смеси топлива.
В СССР и США, а позже в России ведутся работы по созданию ротационного детонационного двигателя с незатухающей волной, пониманию процессов, происходящих внутри, для чего была создана целая наука физико-химическая кинетика. Для расчёта условий незатухающей волны нужны были мощные ЭВМ, которые создали лишь в последнее время.
В России над проектом такого спинового двигателя работают многие НИИ и КБ, среди которых двигателестроительная компания космической промышленности НПО «Энергомаш». На помощь в разработке такого двигателя пришёл Фонд перспективных исследований, ведь финансирование от Министерства обороны добиться невозможно — им подавай только гарантированный результат.
Тем не мене на испытаниях в Химках на «Энергомаше» был зафиксирован установившийся режим непрерывной спиновой детонации — 8 тысяч оборотов в секунду на смеси «кислород — керосин». При этом детонационные волны уравновешивали волны вибрации, а теплозащитные покрытия выдержали высокие температуры.
Но не стоит обольщаться, ведь это лишь двигатель-демонстратор, проработавший весьма непродолжительное время и о характеристиках его ещё пока ничего не сказано. Но основное в том, что доказана возможность создания детонационного горения и создан полноразмерный спиновой двигатель именно в России, что останется в истории науки навсегда.

https://sdelanounas.ru/blogs/95367/


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Новости техники и машиностроения.
СообщениеДобавлено: 06 июл 2017 08:38 
Не в сети
Активный участник
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 28 май 2010 17:00
Сообщений: 3479
РАСКРЫТ СЕКРЕТ ДРЕВНЕРИМСКОГО БЕТОНА

Еще в 79 г. н. э. древнеримский мыслитель Плиний Старший в своем сочинении «Естественная история» писал, что подверженные постоянному воздействию морской воды римские гавани с каждым днем ​​становятся крепче. Как выяснили американские геологи, это утверждение недалеко от истины. В то время как срок службы современных бетонных конструкций ограничен десятилетиями, римские причалы возрастом более двух тысяч лет по-прежнему могут похвастаться надежностью.

Специалисты из Университета Юты в Солт-Лейк-Сити изучили структуру и состав древнеримского бетона и раскрыли секрет его долговечности. Дело в том, что для строительства использовалась смесь извести с вулканическими продуктами (точный «рецепт» не сохранился). Возможно, мастера взяли за основу природный процесс, заметив, что при попадании морской воды на пористый вулканический туф, последний становится значительно крепче.

В составе римского бетона в большом количестве присутствуют минералы филлипсит и тоберморит (водный силикат кальция). Искусственный аналог последнего образуется в вяжущем веществе портландцементе, который широко используется в строительстве сегодня. При этом современный бетон, в основе которого гипс и силикаты, не столь долговечен, как его древнеримский предшественник.

Ученые объясняют это тем, что формированию римского бетона сопутствовала сложная химическая реакция. Сначала морская вода попадала на вулканический пепел, провоцируя развитие щелочных процессов, в результате которых образовывались филлипсит и тоберморит. Кристаллическая структура тоберморита расширялась в морской воде и становилась крепче, делая материал долговечнее современного. Ученые отмечают, что «рецепт» римского бетона мог бы пригодиться и в наши дни, но, к сожалению, пока его не удается восстановить. Скорее всего, римлянам просто повезло с типом материала.

http://www.vokrugsveta.ru/news/273298/


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Новости техники и машиностроения.
СообщениеДобавлено: 13 июл 2017 19:51 
Не в сети
Активный участник
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 28 май 2010 17:00
Сообщений: 3479
Российские ученые создали прозрачный алюминий

Данная разработка признана более успешной в сравнении с другими

Группа российских ученых из Национального исследовательского ядерного университета (НИЯУ) МИФИ совместно с коллегами из МГУГиК, ИСМиПМ РАН и ИМиМ им. Байкова РАН создали "прозрачный алюминий".

Специалисты разработали технологию с использованием метода спарк-плазменного спекания для создания компактов из оксинитрида алюминия (ALON), он же "прозрачный алюминий".

В основе этого метода лежит оптимизированный метод горячего прессования. В данном варианте электрический разряд пропускается не через внешний нагреватель, а сразу через пресс-форму.

Авторы исследования поделились характеристиками своей разработки, которая оказалась достаточно прочной, чтобы встать в один ряд с YAG и фианитом, и владеет важным качеством для бронезащиты, ударной вязкостью.

ALON является наиболее успешным материалом в сравнении с другими прозрачными материалами, включая кварцевое стекло. Пробивная мощность стрелкового оружия повышается, что стимулирует науку на разработки в сфере бронезащиты, в особенности для создания прозрачных материалов.

http://rusplt.ru/news/novosti/rossiyski ... 30167.html


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Новости техники и машиностроения.
СообщениеДобавлено: 16 авг 2017 15:26 
Не в сети
Активный участник
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 28 май 2010 17:00
Сообщений: 3479
На смену литий-ионным батареям придут цинково-воздушные

Исследователи из университета Сиднея и Технологического университета Наньяна в Сингапуре разработали новый способ зарядки цинково-воздушных аккумуляторов, который позволит использовать их вместо традиционных литий-ионных батарей в электронных устройствах, пишет Zdnet.
По словам руководителя исследования профессора Юань Чена, в цинково-воздушных батареях раньше использовались дорогостоящие металлические катализаторы, такие как оксид платины и иридия. Это заметно сократило число устройств, где их можно было применить — в основном, в слуховых аппаратах и железнодорожных светофорах. Новый метод использует высокоэффективные недорогие катализаторы, созданные путем контроля состава, размера и кристалличности оксидов железа, кобальта и никеля.
Испытания батарей с новыми катализаторами показали, что эффективность аккумуляторов снизилась всего на 10% после 60 циклов зарядки и разрядки. Это позволяет использовать их в современных электронных устройствах.
Цинково-воздушные батареи представляют собой тип металло-воздушных батарей, которые питаются за счет окисления цинка воздухом. Такие батареи дешевле, обладают в пять раз большей емкостью, чем литий-ионные. К тому же они безопаснее. Литий-ионные аккумуляторы содержат находящиеся под давлением горючие материалы, которые могут взорваться после короткого замыкания. В прошлом году компания Samsung прекратила выпуска флагманского смартфона Galaxy Note 7 после целой череды подобных происшествий.
«По закону Мура биткойн подорожает до $100 тысяч к февралю 2021 года»
Тем временем, модернизируются и традиционные литий-ионные батареи. Японская компания GS Yuasa в 2020 году начнет массовое производство литий-ионных батарей нового типа. Они удваивают дальность пробега на одной зарядке небольших электромобилей.

https://hightech.fm/2017/08/15/zinc-air-battery


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Новости техники и машиностроения.
СообщениеДобавлено: 20 авг 2017 21:11 
Не в сети
Активный участник
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 28 май 2010 17:00
Сообщений: 3479
В ЦЕРН сообщили об открытии первых столкновений фотонов.

Исследователи, работающие с детектором ATLAS в составе БАК, заявляют о первом детектировании столкновений между одиночными частицами света. Ранее это считалось невозможным с точки зрения классической, неквантовой физики.

"Несмотря на то, что эти результаты обладают достаточно низкой точностью, их уже сейчас можно использовать для проверки сразу нескольких моделей "новой физики"", — говорит Спенсер Кляйн (Spencer Klein), физик из Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли (США).

По его словам, такие результаты были получены в 2015 году, когда БАК работал на пониженной мощности.

"Новые замеры, полученные в прошлом и этом году, а также обновление БАК в 2025 году помогут нам повысить точность на порядок и понять, существуют ли другие заряженные частицы или нет", — добавляет учёный.

Поясним, что, в соответствии с классическими законами физики и уравнениями Максвелла, одиночные частицы света не должны взаимодействовать между собой и должны пролетать друг через друга без каких-либо последствий. После появления квантовой физики и осознания того, что вакуум не является абсолютно пустым, учёные поняли, что на самом деле фотоны могут взаимодействовать друг с другом непрямым и прямым способом, пишет РИА Новости.
В первом случае взаимодействие двух частиц света будет приводить к рождению двух "виртуальных" частиц, электрона и позитрона, которые практически сразу же аннигилируют и породят два новых фотона. Во втором случае фотоны будут сталкиваться напрямую, обмениваясь виртуальным набором всех уже открытых и, возможно, неизвестных нам носителей заряда. Подобные столкновения будут происходить крайне редко. Специалисты сомневались в том, можно ли их вообще увидеть.
Тем не менее в том, что подобные столкновения возможны, учёные были уверены давно. На это указывает необычное поведение частиц света в присутствии сильных магнитных полей, заставляющих их "отскакивать" от ядер атомов и спонтанно расщепляться на две половины в определённых условиях. Но проследить за этим процессом было нельзя, поскольку лазеры, используемые для таких наблюдений, делали подобные взаимодействия "невидимыми" для нас.
Научная коллаборация ATLAS, работающая с одноименным детектором БАК, представила первые доказательства того, что эти столкновения происходят, наблюдая за взаимодействием ионов свинца, разогнанных до околосветовых скоростей. Физики отмечают, что подобные наблюдения велись на первом этапе работы коллайдера после его обновления в 2015 году, до того, как он вышел на пиковую мощность.
Столкновение атомов свинца под определённым углом, в силу необычного расположения их магнитных и электрических полей, будет порождать пары фотонов, которые сразу же будут сталкиваться и "отскакивать" друг от друга, поясняет Кляйн.
Следы таких столкновений, как заметили специалисты ATLAS, можно будет отличить от остальных фотонов, порождаемых в ходе распадов и столкновений частиц в БАК. Подобные "ДТП", по словам физиков, не будут порождать никаких других продуктов реакции, кроме самих частиц света, а сами фотоны будут двигаться под определённым углом по отношению друг к другу.
В результате, анализируя данные, полученные ATLAS и БАК за прошлый год, учёным удалось найти следы 13 подобных столкновений фотонов, что почти дотягивает по показателю статистической значимости до уровня открытия, но пока им не является.
Данные за текущий год и последующие циклы работы БАК, как надеются физики, помогут достичь этой планки и приступить к поиску следов "новой физики" во взаимодействиях фотонов.
Результаты открытия опубликованы в научном издании Nature Physics.
Напомним и о других последних новостях. Так, физики опровергли обнаружение новой частицы на Большом адронном коллайдере, намёк на существование которой был получен чуть ранее. Также они математики подтвердили, что Вселенная может быть голограммой.

http://www.naukatv.ru/news/20811


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Новости техники и машиностроения.
СообщениеДобавлено: 08 сен 2017 09:23 
Не в сети
Активный участник
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 28 май 2010 17:00
Сообщений: 3479
Инь-ян с точки зрения физики

Американский физик Фритьоф Капра в своей книге «Дао физики» соединяет, на первый взгляд, несоединимые вещи: математический подход и религиозные учения. Даже самый скептичный читатель по ходу прочтения быстро убеждается в том, что физика и восточная философия вовсе не исключают, а скорее наоборот — взаимодополняют друг друга.

Когда восточные мистики говорят, что они воспринимают всё как проявление целостности, это не значит, что они считают все вещи одинаковыми. Признавая их индивидуальность, философы сознают, что в рамках единства отличия и противопоставления относительны. В обычном состоянии сознания нам сложно согласиться с тем, что всё разное, а тем более противоположное, образует целое, и это утверждение — одно из самых парадоксальных в восточной философии. Но эта идея лежит в основе всего восточного мировоззрения.

Противоположности — абстрактные понятия из области мышления, и они относительны. Противоположность возникает в момент, когда мы сосредоточиваемся на любом единичном понятии. Как говорит Лао-цзы: «Когда все в Поднебесной узнают, что прекрасное является прекрасным, появляется и безобразное. Когда все узнают, что доброе является добром, возникает и зло». Мистики выходят за пределы мира интеллектуальных понятий и осознают относительность и полярные взаимоотношения противоположностей. Они видят, что хорошее и плохое, радость и боль, жизнь и смерть — не абсолютные категории, а две стороны одной действительности, ее крайние проявления. Одна из высших целей человека в духовных традициях Востока — осознание того, что все противоположности полярны, а значит, образуют единство.

Всё учение буддизма (да и весь восточный мистицизм) вращается вокруг идеи об абсолютной точке зрения, достижимой в мире ачинтьи, или «непостижимости», где единство противоположностей очевидно и наглядно. Как говорится в одном дзенском стихотворении: «В сумерки крик петуха возвещает рассвет, в полночь — яркое солнце». Представление о том, что все противоположности: свет и тьма, приобретение и потеря, добро и зло — только разные аспекты одного явления, определяет характер восточного образа жизни. Поскольку все противоположности взаимосвязаны, их борьба не может завершиться победой одной из них и будет лишь проявлением их взаимодействия. Поэтому на востоке добродетельным называют не того, кто ставит перед собой невыполнимую задачу бороться за добро и уничтожать зло. Это скорее тот, кто способен поддерживать динамическое равновесие между ними.

Понятие динамического равновесия играет ключевую роль в представлении восточных мистиков о единстве противоположностей. Это не статичное состояние, а чередование двух крайностей. Самое яркое выражение это представление получило в символике архетипической пары противоположных начал: инь и ян. Китайские мыслители называли это единство, лежащее в основе инь и ян, Дао и рассматривали его как процесс, приводящий к взаимодействию этих начал: «именно в Дао источник двойственности».

Динамическое единство противоположностей можно проиллюстрировать на простом примере с движением по кругу и его проекцией на прямую. Представим себе, что по кругу движется шар. Его движение, будучи спроектировано на экран, приобретает характер колебания между двумя точками. (Чтобы усилить сходство с китайской философией, я написал в центре круга ДАО, а крайние точки отметил словами ИНЬ и ЯН.)

Шар движется по окружности с постоянной скоростью, но на проекции она замедляется возле крайних точек, затем возрастает в противоположном направлении, становится максимальной в середине и вновь замедляется в противоположной крайней точке, и так далее до бесконечности. На любой такой проекции круговое движение предстает в виде колебаний между двумя противоположными точками, но само движение объединяет противоположности и происходит как будто за их пределами.

Одна из важнейших жизненных противоположностей — противопоставление мужского и женского начал человеческой природы. Так же как в случае с добром и злом или жизнью и смертью, эта противоположность беспокоит нас, и мы выводим на передний план либо одну, либо другую сторону нашей природы. В западном обществе традиционно больше ценились качества, которые скорее характерны для мужчин, чем для женщин. Вместо того чтобы признать, что личность каждого — результат сложного переплетения мужских и женских элементов, общество установило статичный по- рядок, по которому все мужчины должны быть только мужественны, а женщины — только женственны. В результате все общественные привилегии и ведущие роли принадлежат мужчинам. Такой подход выразился в чрезмерном преклонении перед мужскими сторонами природы человека (ян): активностью, рациональным мышлением, состязательностью, агрессивностью и т. д. В обществе, ориентированном на мужское начало, постоянно подавлялись свойственные женщинам формы сознания (инь): интуитивное, религиозное, мистическое, склонное к оккультизму и импульсивности.

Восточный мистицизм стремится развить женские формы сознания и установить равновесие между двумя сторонами человеческой природы. По словам Лао-цзы, лучше всего реализует себя тот, кто познает мужественное и всё же придерживается женственного. Во многих восточных традициях главная цель медитации — достижение динамического равновесия между двумя сторонами человеческой природы, что часто находит отражение в произведениях искусства. Возьмем, например, величественную статую Шивы в индуистском храме Элефанты*. Божество, изображенное на ней, трехлико: справа мужской профиль, олицетворяющий мужество и силу воли; слева — женский, символизирующий мягкость, очарование и соблазнительность; в середине возвышается чело Шивы Махешвары, Великого Господина — олицетворение высшего единства, излучающее спокойствие и высшую отчужденность. В другом двуполом изображении Шивы в том же храме одна половина тела божества женская, другая — мужская. Плавные изгибы тела божества и отрешенность лица также символизирует ди- намическое объединение мужского и женского начал.

В тантрическом буддизме для обозначения полярности мужского и женского начал часто используются сексуальные символы. Интуитивная мудрость рассматривается как пассивное, женское свойство человеческой природы; любовь и сострадание — мужское, активное. Объединение этих двух начал в момент просветления предстает в виде страстных сексуальных объятий мужского и женского божеств. Восточные мистики утверждают, что такое единство мужского и женского начал может быть пережито только на более высоком уровне сознания, вне области мышления и речи, где все противоположности проявляются как динамическое единство.

Современная физика уже достигла схожего уровня. В результате изучения субатомного мира открыта реальность за пределами мышления и речи, а одно из самых удивительных ее свойств — то, что понятия, которые раньше представлялись противоположными и непримиримыми, обнаруживают свое единство. Как правило, они не занимают умы восточных мистиков (но есть и исключения), однако их объединение на особом уровне сознания наводит на мысль о сходстве с восточным мистицизмом. Поэтому важнейшие религиозные учения Дальнего Востока должны быть доступны для современных физиков, чтобы те могли соотносить их со своими знаниями. Некоторые молодые ученые уже обнаружили преимущества такого подхода к восточному мистицизму.

Примеры единства противоположностей в современной физике можно увидеть на субатомном уровне, где частицы одновременно разрушимы и неразрушимы, материя — непрерывна и дискретна, а сила и материя — два разных аспекта одного и того же явления. Из всех этих примеров, которые мы будем подробно обсуждать позже, ясно, что схемы противоположных концепций, получаемые из повседневного опыта, слишком ограниченны для мира субатомных частиц. Для описания мира частиц очень важна теория относительности, и в ее «релятивистском» контексте классические концепции переходят в более высокое измерение — в четырехмерное пространство-время. Две эти категории — пространство и время — раньше казались ученым самостоятельными, но релятивистская физика объединила их. Это основополагающее единство — основа для объединения всех противоположных концепций, упомянутых выше. Подобно единству противоположностей в восприятии мистика, оно существует «на более высоком уровне» и так же динамично. Ведь в релятивистской реальности пространства-времени объекты одновременно оказываются процессами, а формы — динамическими моделями.

* Пещеры Элефанта расположены в центральной части острова Гхарапури (Элефан- та), в Аравийском море вблизи индийского города Мумбаи. «Город Пещер» содержит большое собрание наскального искусства, посвященного культу Шивы. В 1987 г. пе- щерные храмы на острове Элефанта вошли в список объектов Всемирного насле- дия ЮНЕСКО. Прим. перев.

http://naukatv.ru/articles/102


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Новости техники и машиностроения.
СообщениеДобавлено: 01 мар 2018 20:36 
Не в сети
Активный участник
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 28 май 2010 17:00
Сообщений: 3479
Кремний помог соединить разные мягкие полимеры.

Ученые разработали новый метод соединения эластомеров и гидрогелей, который можно применять вместе с различными методами производства, к примеру, в 3D-печати. Исследователи предложили при полимеризации внедрять в структуру каждого вещества специальные добавки, которые соединяются между собой не сразу, а через некоторое время, которое можно регулировать сразу несколькими способами, сообщается в журнале Nature Communications.

Ученые, разрабатывающие мягкие электронные медицинские устройства, нередко применяют в них материалы разных типов, которые несут в конструкции разные функции. К примеру, нередко они объединяют в таких устройствах не проводящие ток прочные эластичные полимеры и электропроводные гидрогели. Существуют разные методы соединения этих типов материалов, но большинство из них имеет серьезные недостатки, к примеру, они требуют определенной последовательности этапов постройки, из-за чего для создания таких изделий подходят далеко не все методы производства.

Исследователи под руководством Чжигана Со (Zhigang Suo) из Гарвардского университета разработали новый способ соединять гидрофобные эластомеры и гидрогели, который подходит для разных методов производства и последовательностей присоединения. Для этого ученые предложили добавлять в прекурсоры гидрогеля и эластомера силаны (соединения кремния и водорода), которые служат соединительными агентами. Во время полимеризации прекурсоров эти соединения встраиваются в полимерные цепочки эластомера и гидрогеля.

Силановые фрагменты соединяются между собой не во время затвердевания полимера и гидрогеля, а после этого. Изначально на концах силановых групп присоединены органические группы. Во время соединения эластомера с гидрогелем вода из него замещает органические группы на водород и, таким образом, создает силанольные группы, которые соединяются между собой и скрепляют два разных полимера. Особенность предложенной методики заключается в том, что кинетика соединения силанольных групп зависит от pH, температуры, а также присутствия в исходном материале для создания гидрогеля поверхностно активных веществ. Изменяя эти параметры можно регулировать и соединение двух материалов.

Ученые показали несколько вариантов применения методики. К примеру, помимо обычного соединения они продемонстрировали создание морщинистой поверхности. Для этого перед присоединением они предварительно растянули гидрогель и только после этого присоединили его к эластомеру. После этого гидрогель вернул свою форму и заставил поверхность полученного материала периодически изгибаться.
В прошлом году ученые создали структурно-окрашенный гидрогель с обратимыми связями. За счет этого такой материал можно разрезать на две части и и совместить обратно, после чего часть связей в материале восстановится и два фрагмента склеятся в единое целое.

https://nplus1.ru/news/2018/03/01/soft


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Новости техники и машиностроения.
СообщениеДобавлено: 01 мар 2018 20:40 
Не в сети
Активный участник
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 28 май 2010 17:00
Сообщений: 3479
Углерод-13 предложили использовать для химического шифрования лекарств.

Американский химик Джеймс Ла Клер предложил способ химического кодирования с помощью внедрения меток изотопа углерода-13 в молекулы апигенина. Такой шифр можно использовать, например, для защиты лекарственных препаратов или бумажных документов. Для считывания кода, правда, потребуется спектрометр ядерного магнитного резонанса, сообщает ученый в Chemical Communications.

Защищать с помощью кодирования материалы или химические соединения иногда не менее важно, чем цифровую или печатную информацию. Например, защита всей относящейся к лекарству информации не поможет, если сам препарат поддельный и не содержит действующего лекарственного вещества. Поэтому, чтобы не проводить химический анализ отдельных химических соединений, некоторые ученые предлагают с помощью химического шифрования защищать фармпрепараты от подделок.

Американский химик Джеймс Ла Клер (James J. La Clair) из Исследовательского института Ксенобе предложил использовать для химического шифрования молекулу апигенина — полифенольное соединение из класса флавоноидов. С помощью метилирования гидроксильных групп к молекуле апигенина можно добавить два дополнительных атома углерода. При этом химические методы позволяют контролируемо присоединять в нужное место один из двух изотопов углерода: 12C или 13C. Поскольку гидроксильных групп для метилирования в молекуле ровно две, то после реакции можно получить соединения четырех различных изотопных составов: 00, 01, 10 и 11, где 0 обозначает атом углерода-12, а 1 — соответственно, углерод-13.

Однако химик решил не ограничиваться только четырьмя вариантами молекул и предложил способ увеличения количества возможных комбинаций. Известно, что соотношение изотопов в результате каждой из реакции метилирования можно с очень хорошей точностью варьировать в диапазоне от ноля до восьми процентов (по атому 13С). Этот диапазон Ла Клер разбил на восемь участков, таким образом присвоив каждому атому углерода трехзначный двоичный код (от 000 до 111), а всей молекуле, соответственно, шестизначный.

Добавив это соединение в нужный материал, лекарственное вещество, или просто нанеся его на бумажный документ, можно защитить их химическим способом с помощью шестизначного кода. Для расшифровки кода и определения точного изотопного состава углерода в молекуле на каждой из этих позиций нужно использовать спектроскопию ядерного магнитного резонанса.
Работу материала в качестве кодирующего устройства ученый продемонстрировал, использовав его для защиты бумажного документа, нанеся кодирующее соединение на определенный участок бумаги. Ла Клер отмечает, что взлом такой защиты дополнительно осложняется, потому что злоумышленнику, помимо прочего, неизвестно и точное место, на которое были нанесены химические соединения нужного состава. В данном случае площадь нужного участка составляла 4 квадратных сантиметра, но при желании она может быть уменьшена.

Ученый отмечает, что вместо молекулы апигенина можно использовать другие молекулы, которые содержат не две метоксигруппы, а, например, пять. Тогда возможное количество комбинаций увеличится с 26 до 215.
Основное преимущество такой системы шифрования, по словам Ла Клера, состоит в том, что для считывания кода, помимо знания алгоритмов шифрования, необходимо также сложное специальное оборудование, в частности спектрометр ядерного магнитного резонанса. Кроме того, автор отмечает, что один такой химический код может служить в течение довольно долгого времени. Так, с химическим углеродным шифром, созданным в 2009 году с помощью простейшего варианта четырехзначного кодирования, ничего не произошло до начала 2018 года.

Отметим, что это не первый способ, когда органические молекулы предлагают использовать в качестве криптографического инструмента. Например, недавно израильские химики предложили использовать для шифрования информации молекулу с тремя флуоресцирующими группами. При добавлении к молекуле постороннего вещества, ее спектр молекулы сильно меняется и смещение пиков и используют для кодирования.

https://nplus1.ru/news/2018/03/01/carbon-13-encoding


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Новости техники и машиностроения.
СообщениеДобавлено: 13 апр 2018 16:48 
Не в сети
Активный участник
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 28 май 2010 17:00
Сообщений: 3479
Атом кислорода на медной иголке увеличил точность атомно-силового микроскопа.

Химики увеличили точность измерения химической структуры органических молекул с помощью атомно-силовой микроскопии, доведя ее до сотых долей нанометра. Добиться этого удалось за счет присоединения к кончику сканирующей медной иголки микроскопа единственного атома кислорода. Оказалось, что с помощью такого зонда можно не только определять длины химических связей в органических соединениях, но и измерять силы, возникающие между отдельными молекулами, пишут ученые в статье Nature Nanotecnology.

Количественное изучение химической структуры органических молекул с помощью микроскопических методов — довольно непростая задача. Одним из наиболее эффективных инструментов для этого на сегодняшний день служит атомно-силовая микроскопия, которая не только дает возможность изучать внутреннюю химическую структуру молекул, но и позволяет измерять силы, возникающие в сложных химических системах. Для этого в микроскопе используется специальный зонд — иголка, которая двигается вдоль изучаемой поверхности и измеряет силу, с которой действует на нее исследуемое вещество. Обычно эта иголка сделана из металла, и чтобы проведению измерений не мешали никакие побочные взаимодействия и возможные химические реакции, к ее кончику приходится присоединять дополнительную инертную молекулу (обычно это или ксенон, или угарный газ). Тем не менее, из-за слабой связи между инертной молекулой и металлом даже такой способ не позволяет проводить достаточно точные измерения и приводит к возникновению погрешностей.

Группа химиков под руководством Гарри Мёнига (Harry Mönig) из Мюнстерского университета предложила исследовать химическую структуру органических соединений с помощью медной иголки, к острию которой присоединен единственный атом кислорода. В отличие от молекул ксенона или угарного газа, атом кислорода связан с остальным материалом иголки прочной ковалентной связью, и при этом позволяет подавить возможное химическое взаимодействие между медью и исследуемым веществом.

С помощью такого зонда химики изучили структуру нескольких органических соединений, нанесенных на различные металлические подложки: в частности, структуры фуллерена C60, бис-парапиридилацетилена и перилен-тетракарбоксильного ангидрида. Ученые отмечают, что использованный ими зонд позволил заметно повысить разрешение метода: например, длины углерод-углеродных связей в молекуле фуллерена удалось измерить с точностью до 0,012 нанометра. При этом численный расчет методом теории функционала плотности подтвердил, что эти измерения лишены систематической ошибки, которая была свойственна аналогичным измерениям с использованием зондов предыдущего поколения.

Кроме того, с помощью исследования монослоев из ароматических молекул, нанесенных на металлические подложки, авторы работы измерили силы, действующие между отдельными молекулами, а также, например, изучили структуру трехцентровой связи, которая может возникать при взаимодействии между двумя атомами азота и атомом золота.

Исследователи отмечают, что предложенная ими конфигурация атомно-силовой микроскопии уже в ближайшем будущем поможет при разработке новых наноструктурированных материалов. Поскольку этот подход позволяет проводить комплексный анализ различных аспектов химической структуры органических материалов: химической связи внутри молекул, взаимодействия молекул с подложкой и между собой, принципов упорядочивания в многомолекулярных системах, — и при этом избегать систематических ошибок, то его можно также использовать и для других целей, например при исследовании механизмов гетерогенных химических реакций, протекающих с участием материала подложки.
Атомно-силовая микроскопия — не единственный метод, который можно использовать для достаточно точного измерения сил, возникающих между отдельными атомами или внутри кристаллических структур. Например, недавно австралийские физики разработали метод измерения сил, действующих на отдельные атомы и ионы, основанный на определении смещения атома в лазерной ловушке. Точность этого метода составила несколько сотых долей аттоньютона. Другая группа ученых измерила силы Ван-дер-Ваальса, возникающие между отдельными слоями в слоистом кристалле, с помощью сверхточного устройства, позволяющего растягивать материал.

https://nplus1.ru/news/2018/04/12/inter ... teractions


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Новости техники и машиностроения.
СообщениеДобавлено: 27 июн 2018 02:52 
Не в сети
Активный участник
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 28 май 2010 17:00
Сообщений: 3479
УРОВЕНЬ ГРОМКОСТИ.

Мифы о сотворении мира говорят, что Вселенная была создана благодаря звуку. Христиане считают, что сначала было слово, а последователи восточных духовных учений — что звук «Ом». Современные физики верят исключительно силе звука*.

Главным источником звука выстрела служат пороховые газы, покидающие ствол. Уровень звука выстрела из мелкокалиберного оружия на расстоянии метра достигает примерно 105 дБ

25 дБ — с такой громкостью мурлычет большинство кошек. Согласно Книге рекордов Гиннесса, самая громкая кошка в мире Смоки из Великобритании издает звуки в 67,7 дБ. Самые громкие наземные животные — молуккские какаду и обезьяны ревуны. Их крики в 120 дБ слышны за 4–5 км.

20–20 000 Гц — диапазон частот, слышимых человеком. Это составляет 10 октав. Ниже лежит инфразвук, воспринимаемый нами как вибрация, а выше — ультразвук. Самая высокая частота ультразвука, слышимого животными, например летучими мышами и дельфинами, составляет 200 000 Гц.

150 дБ — такая громкость чревата разрывом барабанной перепонки. Поезд в метро и взлетающий «Боинг-747» создают шум в 90 дБ.


99,88 процента энергии звука в воздухе отражается от поверхности воды. Под воду проникает только 0,12%, поэтому там почти не слышно, что происходит над поверхностью.

18,3 км/с — рекордная скорость звука, наблюдаемая вдоль одной из осей кристаллической решетки алмаза. Это вдвое больше скорости детонации взрывчатых веществ.

1,5 км/с — скорость звука в воде.

331,5 м/с — скорость звука в воздухе в нормальных условиях (0 °C на уровне моря).

1500 км — расстояние, на котором слышат друг друга синие киты. В последнее время оно сокращается из-за шума кораблей.

2х1500/1,5=2000 секунд (полчаса) — время, за которое два кита на расстоянии 1500 км друг от друга обмениваются звуковыми сигналами. Задержка получается, как при сеансе радиосвязи с Марсом.

* Сила звука — это перепад давления в звуковой волне, измеряемый в паскалях. Но на практике громкость указывают в децибелах (дБ), то есть десятых долях бела. За 0 дБ принят порог человеческого слуха.


Материал опубликован в журнале «Вокруг света» № 11, ноябрь 2014

http://www.vokrugsveta.ru/article/214700/


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Новости техники и машиностроения.
СообщениеДобавлено: 27 июн 2018 03:02 
Не в сети
Активный участник
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 28 май 2010 17:00
Сообщений: 3479
Аккумуляторы из натрия и калия станут альтернативой литий-ионным батареям.

Возросший спрос на электромобили и системы хранения энергии привел к скачку цен на литий — за пару лет его стоимость увеличилась втрое. Команда американских ученых нашла замену популярному металлу. Инженеры предлагают создавать аккумуляторы из натрия и калия. Они не уступают по эффективности литий-ионным батареям и, как оказалось, обладают большей стабильностью.

По данным Bloomberg, к 2030 году крупнейшим добывающим компаниям придется добыть такое количество лития, которым можно будет заполнить 35 фабрик Gigafactory. В разработку новых месторождений потребуется вложить от $350 до $750 млрд.

Однако есть шанс, что к этому времени ученые найдут замену металлу, на основе которого сегодня производят аккумуляторы для систем хранения энергии, автомобилей и портативных электронных устройств. Исследователи из Технологического института Джорджии предлагают заменить литий натрием и калием. О новой альтернативе литий-ионным аккумуляторами они рассказали в своей работе в журнале Joule.

«Считается, что натрий- и калий-ионные батареи быстрее портятся и хранят меньше энергии, чем аналоги. Но мы обнаружили, что это не так», — отметил автор исследования Мэттью МакДауэлл.

В качестве эксперимента инженеры сравнили, как взаимодействуют ионы лития, натрия и калия с частицами сульфида железа, также известного как пирит или «золото дураков». Этот компонент выполнял роль электрода в батарее.

Наблюдая за реакцией с помощью электронного микроскопа, ученые обнаружили, что при взаимодействии с литием частицы сульфида железа практически взрывались. В то же время натрий и калий заставляли частицы раздуваться, подобно воздушному шару.
Из этого авторы исследования сделали вывод, что аккумуляторы на базе этих металлов обладают большей стабильностью и могут стать эффективной альтернативой литий-ионным батареям.

Ученые предположили, что при реакции с пиритом литий концентрируется у острых кубических кромок материала, в результате частицы сульфида железа оказываются на грани взрыва. Калий и натрий, напротив, рассеиваются вдоль всей поверхности пирита, а частицы сульфида железа при этом приобретают более округлую, мягкую форму.

По словам исследователей, калия и натрия в природе в тысячу раз больше, чем лития. Поэтому эти металлы стоит рассматривать как подходящую и в перспективе более дешевую замену для создания аккумуляторов для электрокаров и систем хранения энергии. Однако по плотности энергии калий и натрий пока уступают литию — особенно если принять во внимание последние разработки. Недавно американские ученые в три раза увеличили плотность энергии в литий-ионных батареях. Для этого они разработали катодный материал на основе фторида железа (III) с увеличенной емкостью.

https://hightech.plus/2018/06/20/akkumu ... -batareyam


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Новости техники и машиностроения.
СообщениеДобавлено: 27 июн 2018 03:13 
Не в сети
Активный участник
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 28 май 2010 17:00
Сообщений: 3479
Разбираем популярный миф: «Вещество на 99% состоит из пустоты».

При обсуждении строения атома и вещества часто можно прочитать, что вещество на 99.99…% состоит из пустоты, с разными версиями количества девяток. Как мы сейчас увидим, это утверждение имеет весьма шаткие основания, а попытки оценить долю пустоты в веществе могут с одинаковым успехом дать любое число от 0 до 100%. Последовательное же рассмотрение вопроса в рамках квантовой механики показывает, что от пустоты вещество отличается довольно сильно.

Что не так с 99%?

Традиционная линия рассуждений(*) выглядит так: в атоме, имеющем размер около одного ангстрема (10–10 метра), электроны вращаются вокруг ядра, размер которого в 100 000 раз меньше (около 10–15 метра). Размер самого электрона равен нулю, это точечная частица(**), поэтому атом оказывается практически пустым: в нем «непустое» лишь ядро. Чтобы получить долю объема атома, занимаемого ядром, нужно возвести в куб отношение их размеров. Получаем, что ядро занимает 10–15 объема атома, остальную долю объема — это 99.99…% с 13 девятками после запятой — занимает пустота.

Если атом растянуть до размеров футбольного поля, то ядро будет величиной с маковое зернышко.

Что не так в этих рассуждениях? Давайте продолжим ту же логику, рассматривая уже не атом, а его ядро. Мы считали атомное ядро непустым, но ведь оно состоит из протонов и нейтронов, которые, в свою очередь, состоят из фундаментальных частиц — кварков и глюонов(***). По современным представлениям, кварки и глюоны тоже являются точечными частицами, как и электрон. Следуя такой же линии рассуждений, как и в случае атома, получим, что ядро — тоже пустота, в которой летают частицы нулевых размеров. Итог: вещество ровно на 100% состоит из пустоты. Эта линия рассуждений завела нас в никуда.

Что говорит квантовая механика?

Квантовая механика говорит нам, что электрон в атоме является не маленьким шариком, летающим по орбите вокруг ядра, а размазан по пространству в виде вероятностного облака, называемого орбиталью. Плотность этого облака, или просто электронная плотность , зависит от координаты . Эта зависимость своя для каждой орбитали, тем не менее, есть общая закономерность: заметно отлична от нуля в области пространства размерами порядка ангстрема, а на больших расстояниях от ядра экспоненциально убывает.

Отсюда берется характерный размер атома в один ангстрем, использованный выше при сравнении размеров атома и ядра. Какой же количественный ответ на вопрос о доле пустоты в веществе может дать нам квантовая механика? Для этого нужно оценить суммарный объем, занимаемый электронными орбиталями всех атомов. А для этого, в свою очередь, следует провести четкую границу между атомом и окружающей его пустотой. Но как это сделать? Формально электронная плотность , хоть и стремится к нулю при удалении от ядра, никогда в ноль не обращается, поэтому каждая атомная орбиталь заполняет если не всю Вселенную, то, как минимум, весь объем рассматриваемого куска вещества. В этом случае получается, что пустоты в веществе нет — в любой точке есть отличная от нуля вероятность найти электрон.

Можно определить границу атома как место, где электронная плотность достигает 1/2 от максимальной. Или 1/15 — такая граница будет отстоять дальше от ядра. Или как поверхность, внутри которой содержится 1/2 всей суммарной электронной плотности. Можно ухватить и больше объема, проведя поверхность, внутрь которой попадает, например, 9/10 всей плотности.

Как видим, по-разному проводя условные границы атомов, можно получать разные величины занимаемого ими объема. Поэтому и для доли пустоты в веществе можно получить любой ответ от 0 до 100%. Например, в этом видео доля пустоты оценивается как 90%. Почему именно 90, а не 80 или 95? Видимо, автор взял какой-то «стандартный» размер атома в районе одного ангстрема.

Хотя для точного определения границ атома поверхности равной электронной плотности и не годятся, они удобны, когда нужно наглядно изобразить структуру вещества на микроуровне. По форме этих поверхностей можно судить о структуре молекулярных орбиталей и химических связей.

Что говорит квантовая теория поля?

Даже если вещество от пустоты нельзя четко отделить, можно ли хотя бы ответить на вопрос, чем вообще, с точки зрения квантовой теории, вещество отличается от пустого пространства? Для ответа обратимся к квантовой теории поля, изучающей системы многих частиц и вакуум. В этой теории любое состояние системы (точнее, квантованного поля), в которой может находиться 0, 1, 2 и т.д. частиц, характеризуется вектором, длина которого равна единице.

Подробнее
Если в системе нет ни одной частицы (пустота), ее состояние называют вакуумом, и соответствующий вектор принято обозначать как Атом с одним электроном на любой орбитали — это состояние системы с одной частицей, вектор которого можно обозначить как . Насколько отличаются эти два состояния друг от друга? Существуют разные способы описания «расстояния» между векторами, наиболее простой и часто используемый(****) — посчитать длину разности векторов . Можно показать, что векторы и взаимно перпендикулярны, это обычная ситуация для существенно отличающихся друг от друга квантовых состояний. Выходит, что, с точки зрения квантовой теории поля, «расстояние» между пустотой и электроном, находящимся на атомной орбитали, равно .

Получаемый ответ — что вещество всегда радикально отличается от пустоты, даже если содержит одну частицу на кубический километр, — не очень удовлетворителен, потому что из него начисто выпадает распределение вещества в пространстве. Можно ли ввести меру отличия вещества от пустоты, показывающую, насколько сильно они отличаются не в целом, а локально, в каждой точке ? Да, такую меру найти можно, и ей является не что иное как электронная плотность . Там, где электронная плотность спадает до предельно малых значений, отличие вещества от пустоты также становится несущественным.

Итак, мы видим, что:

Если рассуждать в духе «в атоме непустым является лишь ядро», то придется признать, что вещество — ровно на 100% пустота, потому что ядро — это такой же пустой «атом», только состоящий из других частиц.
В квантовой механике электронные оболочки атомов размазаны в пространстве, и невозможно точно сказать, где кончается атом и начинается окружающее его пустое пространство. Как следствие, нельзя и точно сказать, какова доля пустоты в веществе — с одинаковым успехом можно взять любое число от 0 до 100%.
С точки зрения квантовой теории поля, вещество даже с одним электроном существенно отличается от вакуума — эти два квантовых состояния представляются взаимно перпендикулярными векторами, расстояние между которыми равно .
Однако можно, в каком-то смысле, ввести меру отличия вещества от вакуума не в целом, а локально, в каждой точке пространства. Этой мерой является электронная плотность . К сожалению, электронная плотность — размерная величина, она имеет размерность м–3, и поэтому не дает нам ответа на вопрос «на сколько процентов вещество вот в этой точке отличается от пустоты». С ее помощью можно лишь судить о том, где вещество сильнее отличается от пустоты, а где слабее. Вблизи центров атомов максимальна, там вещество отличается от пустоты сильнее всего, а на больших расстояниях от атомов она очень быстро убывает, и отличие вещества от пустоты становится несущественным.


(*)Вот примеры такого рода рассуждений, в которых, впрочем, соотношение размеров атома и ядра иногда преувеличивают в миллионы раз:
http://www.popmech.ru/science/10566-zhi ... -osoznanie
http://www.yaplakal.com/forum7/topic1503279.html
• pikabu.ru/story/tyi_nichto_561687
• thequestion.ru/questions/10102/atom-sostoit-iz-pustoty-vsyo-materialnoe-sostoit-iz-atomov-kak-materialnoe-mozhet-sostoyat-iz-pustoty

*)По крайней мере, эксперименты на Большом электрон-позитронном коллайдере показали, что размер электрона не превышает 10–19 м. Более поздние сверхточные измерения магнитного момента электрона дали верхнюю оценку размера электрона, равную 10–20 м. Эти оценки показывают, что электрон, как минимум, в десятки тысяч раз меньше ядра.

(***)Интересный факт: три кварка, из которых состоит протон, дают лишь менее 2% его массы. Остальная часть массы — это виртуальные частицы (кварки и глюоны), возникающие в результате взаимодействия трех исходных кварков. Этих частиц так много, что они образуют целое «море», и поэтому называются «морскими» кварками и глюонами.

(****)В случае двух чистых квантовых состояний и такие меры расстояния между ними, как метрика Гильберта-Шмидта и метрика Фубини-Штуди, сводятся именно к длине вектора .
Метки:
квантовая механика
атомы
физика

Реклама


(не удалось скопировать математические обозначения в тексте)

https://habr.com/post/414925/


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Новости техники и машиностроения.
СообщениеДобавлено: 24 июл 2018 11:04 
Не в сети
Активный участник

Зарегистрирован: 28 май 2010 20:26
Сообщений: 2392
Создан самый быстрый двигатель во Вселенной

Изображение

Физики Университета Пердью (США) создали самый быстрый в мире искусственный ротор, который представляет собой гантелевидную наночастицу. Она вращается в вакууме со скоростью более 60 миллиардов оборотов в минуту. Об этом сообщается в пресс-релизе на Phys.org.

«Гантель» была изготовлена из диоксида кремния и помещена в высокий вакуум, то есть вакуум, для которого показатель свободного пробега частицы намного больше размера среды (например, расстояния между стенками камеры). Давление в камере достигало 0,06 паскаля. Исследователи заставили частицу диаметром 170 нанометров левитировать в оптической ловушке, созданной с помощью лазера мощностью 500 милливатт (мВт). При линейной поляризации светового пучка «гантель» вибрировала, а при круговой — вращалась с частотой более одного гигагерца.

По словам ученых, ротор может использоваться как сверхчувствительный детектор для более точного измерения гравитационной постоянной и определения плотности Земли. По мере развития технологии «гантель» может стать полезной для изучения свойств вакуума и квантовых явлений, например образования виртуальных частиц.

Виртуальная частица представляет собой квантовую флуктуацию, для которой характерны некоторые свойства реальных частиц. Ее существование определяется принципом неопределенности Гейзенберга, который допускает нарушение закона сохранения энергии в течение чрезвычайно малых промежутков времени. Виртуальные частицы являются причиной существования эффекта Казимира, при котором два незаряженных тела, расположенные близко к друг другу, начинают спонтанно притягиваться.
https://lenta.ru/news/2018/07/23/spin/


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Новости техники и машиностроения.
СообщениеДобавлено: 06 авг 2018 11:52 
Не в сети
Активный участник
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 28 май 2010 17:00
Сообщений: 3479
Новый материал защитит от электромагнитных излучений.

Защита человека от электромагнитных излучений является необходимым и важным условием современной жизни. Один из способов защиты – использование радиопоглощающих строительных материалов. Именно такой материал разработан в рамках Проекта 5-100 и запатентован учеными Инженерно-строительного института СПбПУ. Об этом сообщает пресс-релиз, поступивший в распоряжение редакции.

Артемий Черкашин, аспирант кафедры «Строительство уникальных зданий и сооружений» ИСИ СПбПУ предложил уникальный «рецепт» композиционного строительного материала, обладающего радиопоглощающими свойствами. Причем степень радиопоглощения можно регулировать в зависимости от заданных условий.

Материал был получен из связующего на основе цементно-углеродного материалы, воды затворения и функционального наполнителя. В качестве цементно-углеродного материала используют цемент с присоединенными к его поверхности углеродными нанотрубками и нановолокнами. По словам разработчика, технология упрочнения нанотрубками не нова, однако получение одновременно прочного и радиопоглощающего материала было сделано впервые.

«Прежде всего, получение такого материала может быть интересно военным, например, для скрытия стратегических объектов от различного рода радиолокаторов. Однако он также может использоваться и в промышленном и гражданском строительстве, где рекомендован сниженный уровень радиоволн на участке», – говорит Артемий Черкашин.

Степень радиопоглощения в разработанном материале регулируется толщиной покрытия, концентрацией и соотношением наполнителя со связующим. Чем толще покрытие, тем более «невидимым» становится объект. Особенностью разработанного строительного материала является и то, что в его основе используется цемент, на котором уже выращены нанотрубки. Это не только ускоряет процедуру совмещения цемента и углеродных нановолокон, но и значительно удешевляет композит «цемент-углеродные нанотрубки».

Свойства разработанного материала были проверены на специальных измерительных устройствах на предприятии ОАО «Завод Магнетон». Проведенные исследования подтвердили заявленные свойства и доказали возможность полного сокрытия различных объектов (где это необходимо) таким материалом от электромагнитного поля.

Однако на этом разработчики останавливаться пока не собираются. «Дальше необходимо изучать физико-механические свойства в зависимости от используемых наполнителей. Само наличие нанотрубок на цементе – это хорошо. Но если их становится слишком много, проявляются металлические свойства, то есть материал начинает отражать волны, а нам надо, чтобы поглощал. Сейчас мы будем изучать подобные процессы при добавлении различных компонентов», – добавляет Артемий Черкашин.

Таким образом, в будущем производители бетона смогут адаптировать производство и получать материал с нужными радиопоглощающими свойствами уже на стадии изготовления цемента на заводе, не примешивая различные добавки впоследствии. Сейчас же радиопоглощающие строительные материалы получают путем комбинации специальных поглощающих компонентов и связующей матрицы.

https://indicator.ru/news/2018/08/03/ra ... -material/


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Новости техники и машиностроения.
СообщениеДобавлено: 06 авг 2018 11:54 
Не в сети
Активный участник
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 28 май 2010 17:00
Сообщений: 3479
Создан материал с запрещенными механическими свойствами.

Физики создали искусственный материал, который скручивается в ответ на прилагаемое постоянное усилие вдоль одной прямой. Это вещество — механический метаматериал, то есть его свойства определяются в первую очередь структурой, а не свойствами составных частей. Работа с описанием опубликована в журнале Science.

В стандартной механике сплошных сред кручение не может появляться в результате приложения действующей вдоль линии силы. Сжатие упругого тела в обычной ситуации всегда должно вызывать расширение в перпендикулярных оси сжатия направлениях. Однако исследователям из немецкого Технологического института Карлсруэ и французского Университета Франш-Конте удалось создать нарушающий это правило кристалл.

Созданный метаматериал скручивается на более чем 2° за каждый процент укорочения. Этого удалось достичь благодаря точной микроскопической сборке составляющих его частей. В начале физики численно смоделировали материал, чтобы узнать необходимую форму кубической ячейки материала. Затем выявленная структура была получена из полимера методом лазерной 3D-печати. Когда к ячейке прикладывается усилие, кольцевые структуры на каждой грани вращаются, утягивая за собой углы куба.

Также выяснилось, что если размер ячейки уменьшается, а размер всего тела остается неизменным, то это приводит к увеличению жесткости и уменьшению эффекта скручивания. Это также противоречит стандартным правилам классической механики сплошных сред, где деформация кручения в таком случае запрещена, а жесткость — это масштабно-инвариантная характеристика.

Материалы с произвольными упругими свойствами могут позволить создать механические аналоги оптических метаматериалов. Одним из предложенных авторами применений могут быть структуры, позволяющие направлять механические волны, например от землетрясений, вокруг определенных областей.

https://indicator.ru/news/2017/11/24/ma ... davleniem/


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Новости техники и машиностроения.
СообщениеДобавлено: 08 авг 2018 05:39 
Не в сети
Активный участник
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 28 май 2010 17:00
Сообщений: 3479
«Странный металл» проводит электрический ток нового типа.

Учёные из США обнаружили, что под влиянием магнитного поля купраты ведут себя совсем не так, как другие металлы.

Купраты представляют собой высокотемпературные сверхпроводники, которые могут переносить электрический ток без потери энергии при более высоких температурах, что отличает их от низкотемпературных сверхпроводников. При правильной температуре купраты превращаются в то, что называют «странным металлом».

Для исследования команда учёных во главе с физиком Национальной лаборатории высокого магнитного поля Аркадием Шехтером (Arkady Shekhter) сфокусировалась на обычном состоянии купратов, из которого при низких температурах возникает сверхпроводимость. Исследования обнаружили линейную зависимость между температурой и сопротивлением материалов. В обычных металлах при взаимодействии электронов с другими частицами появляется так называемая квазичастица. Учёные помещали купраты в очень высокое магнитное поле, воздействовали на них электричеством, а затем измеряли сопротивление. Полученные данные показали, что ток не может проходить через обычные квазичастицы, как это происходит у обычных металлов, и это совсем не похоже на типичную проводимость.

Эксперты говорят, что это совершенно новое явление, когда металлы могут проводить электроэнергию, которая не является кучей квазичастиц. Получается, что купраты в своем нормальном проводящем состоянии могут также переносить ток, используя что-то другое вместо квазичастиц, но учёные пока не знают, что это. По словам авторов работы, для поиска ответа может потребоваться совершенно по-новому взглянуть на проблему проводимости «странного металла».

https://naukatv.ru/news/24026


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Новости техники и машиностроения.
СообщениеДобавлено: 08 авг 2018 06:15 
Не в сети
Активный участник
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 28 май 2010 17:00
Сообщений: 3479
Холодные транзисторы позволят заряжать телефон раз в две недели.

Исследователи из Техасского университета в Арлингтоне (США) запатентовали транзистор, который не нагревается при работе. Разработка может преобразить электронику — от дата-центров до смартфонов, утверждают разработчики.

По сравнению с традиционными транзисторами, мощность рассеивания новой разработки в 100 раз ниже. Если установить такой транзистор в ноутбук или смартфон, он будет меньше нагреваться, а значит, снизится и потребление энергии. По расчетам авторов, устройство сможет работать без подзарядки до двух недель, сообщает Phys.org.

Профессор Сон Йин Ко объясняет, что патентованный транзистор развивает его идеи об охлаждении электронов с помощью квантовых колодцев. В технологию он особо не углубляется, напирая на колоссальные маркетинговые перспективы.

Новая технология позволит цифровым гигантам Google, Yahoo! и Amazon сделать свои дата-центры более энергоэффективными и экологически чистыми.
Ученые надеются, что эти компании вскоре обратят внимание на разработку.

Негреющиеся транзисторы также могут найти применение в военной сфере. Если такие устройства будут потреблять меньше энергии, это позволит уменьшить размер аккумуляторов и вес, который несет на себе солдат. Новый подход позволит уменьшить размер дистанционных датчиков, оборудования для беспилотников и высокопроизводительных вычислений в ходе полевых операций.

Ранее о похожей разработке заявили сотрудники Университета Миссури. Они использовали двумерный материал, который позволяет значительно сократить тепловые потери энергии. Технология позволит продлить срок работы аккумуляторов в 100 раз.

https://hightech.plus/2018/08/02/holodn ... dve-nedeli


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Новости техники и машиностроения.
СообщениеДобавлено: 28 авг 2018 21:22 
Не в сети
Активный участник
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 28 май 2010 17:00
Сообщений: 3479
Физики создали самую чистую каплю воды в мире.

Исследователи из Венского технологического университета (Австрия) сообщили, что им удалось создать самую чистую каплю воды в мире.

Исследование было проведено в попытках выяснить, почему так сложно создать самоочищающиеся поверхности. Когда любая поверхность, покрытая диоксидом титана (TiO2), подвергаются воздействию ультрафиолетового света, этот процесс «съедает» любые органические соединения на поверхности. Это придает материалам ряд полезных свойств: например, на зеркале с покрытием из TiO2 не будет оседать водяной пар. Но эксперименты показывают, что если оставить поверхность в темноте на какое-то время, на ней снова появляется слой загрязняющих веществ.

Большинство объяснений предполагают химическую реакцию с окружающим водяным паром. Но австрийские учёные нанесли на поверхность ультрачистую водяную каплю и вода воспрепятствовала появлению грязевой плёнки. Получить абсолютно чистую воду сложно, но специалисты разработали для этого специальное устройство конденсации очищенного водяного пара.

Ни поверхность с диоксидом титана, ни чистая вода не подвергались воздействию воздуха. Последующее сканирование TiO2 с использованием микроскопов и спектроскопов показало, что грязевая плёнка содержала в себе уксусную и муравьиную кислоту, которые присутствуют в воздухе, а не в воде. Исследователи отмечают, что на пути к совершенным самоочищающимся поверхностям препятствием является воздействие воздуха, и экспертам предстоит понять, как его избежать.

https://naukatv.ru/news/24130


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Новости техники и машиностроения.
СообщениеДобавлено: 02 сен 2018 08:12 
Не в сети
Активный участник
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 28 май 2010 17:00
Сообщений: 3479
В Германии создали транзистор на атоме — самый маленький в мире.

Исследователи из Технологического университета Карлсруэ (Германия) представили транзистор на одном атоме. Размер — не единственное преимущество: в отличие от других похожих устройств, этот работает при комнатной температуре.

В основе одноатомного транзистора лежат миниатюрные металлические контакты, между которыми сохраняется зазор толщиной в один атом. Когда в щель попадает атом серебра, цепь замыкается. Его удаление, в свою очередь, приводит к размыканию контактов. Управлять движением атома можно с помощью электрического импульса.

Многие устройства, работающие со столь малыми величинами, требуют температур, близких к абсолютному нулю. Однако разработка немецких исследователей функционирует и при комнатной.
Это открывает большие возможности для практических применений, подчеркивает Science Daily.

Кроме того, в транзисторе не используются полупроводники, что снижает энергопотребление. Ранняя версия одноатомного транзистора требовала наличия жидкого электролита. Однако результаты нового исследования позволяют использовать более безопасный твердый гелевый электролит.

Устройство будет особенно полезным в сфере информационных технологий. Здесь потребляется до 10% всей производимой электроэнергии, и одноатомные транзисторы могли бы значительно повысить энергоэффективность решений.

Недавно Хайтек+ писал еще об одной технологии, которая может преобразить электронику. Исследователи из Техасского университета в Арлингтоне (США) запатентовали транзистор, который не нагревается при работе. Смартфон, который не тратит энергию на нагревание, можно будет заряжать раз в две недели.

https://hightech.plus/2018/08/17/v-germ ... kii-v-mire


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Новости техники и машиностроения.
СообщениеДобавлено: 06 сен 2018 13:57 
Не в сети
Активный участник
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 28 май 2010 17:00
Сообщений: 3479
НОВАЯ ЭНЕРГЕТИКА.
Калифорния приостанавливает развитие солнечной энергетики.

Сети штата оказались не готовы к объемам энергии, которую вырабатывают крупные солнечные электростанции и батареи на крышах. Теперь власти решили сбавить темпы строительства новых предприятий.

Жаркое даже по калифорнийским меркам лето привело к перепроизводству солнечной энергии в самом населенном и экономически развитом регионе США. Чтобы избежать резких перепадов напряжения в сети, Калифорнии приходится отдавать излишки электричества Аризоне и другим штатам — иногда доплачивая им за это. Поэтому со следующего месяца власти планируют приостановить развитие проектов в области возобновляемой энергетики, пишет ZME Science.

Еще в 2010 году солнечные панели штата генерировали всего 0,5% от общего объема электроэнергии. Но уже в прошлом году эта цифра достигла 10% — то есть, выросла на 2000% меньше, чем за десятилетие.
Нельзя сказать, что это всех шокировало: географически Калифорния расположена идеально для производства чистой энергии, в первую очередь солнечной. Кроме того, это шестая по величине экономка мира с ВВП большим, чем у Франции и Индии. Сочетание природных условий, финансовых возможностей и политической воли позволяет Калифорнии активно инвестировать в развитие возобновляемой энергетики, что приводит к падению цен на солнечные панели и делает штат одним из мировых лидеров по производству чистой энергии.

За последние 20 лет в Калифорнии построили несколько крупнейших солнечных электростанций, преимущественно в пустыне Мохаве. А в мае 2018 члены Комиссии по энергетике единогласно проголосовали за то, чтобы с 2020 года застройщики оборудовали солнечными панелями все частные и многоквартирные дома еще на стадии проектировки.

Однако, «чистая революция» прошла так быстро и настолько успешно, что Калифорния начала производить чересчур много солнечной энергии.

Штат уже импортирует 30% электричества, а вырабатываемая в безоблачные дни электроэнергия с избытком покрывает пользовательский спрос. Поэтому со следующего месяца Калифорния временно перестанет строить новые солнечные фермы.
«По сути, власти говорят: «Мы не знаем, что делать с перепроизводством чистой энергии, поэтому какое-то время не будем делать ничего», — возмущается представитель Ассоциации независимых производителей энергии Ян Сматни-Джонс.

Несмотря на сдерживающие меры, штат сможет осуществить поставленную цель — обеспечить 50% энергопотребления за счет возобновляемых источников к 2030 году. Уже в прошлом году доля чистой энергетики составляла 27%. Воодушевленный успехом, сенат Калифорнии предложил обдумать план по 100%-ному переходу на ВИЭ к 2045 году.

Похожая ситуация с возобновляемыми источниками в Швеции. Коммунальные предприятия установили так много ветровых турбин, что уже в этом году могут реализовать цели по возобновляемой энергетике, которые ставили на 2030 год. Видимо, уже в 2021 году цены на ВИЭ упадут на 70% из-за небывалого количества новых проектов. Это вызывает беспокойство у действующих предприятий — ведь первопроходцы отрасли полагались на субсидии, которые делали их бизнес рентабельным. Поэтому в Швеции теперь тоже могут ввести ограничения на установку новых турбин.

https://hightech.plus/2018/08/22/kalifo ... energetiki


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 24 ]  На страницу 1, 2  След.

Часовой пояс: UTC + 3 часа



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 1


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Перейти:  
cron
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group
Вы можете создать форум бесплатно PHPBB3 на Getbb.Ru, Также возможно сделать готовый форум PHPBB2 на Mybb2.ru
Русская поддержка phpBB
Copyright © Aiwan. Kolobok smiles