Созданы новые металлы и сплавы с уникальными свойствами – интеллектуальные материалы

Изделиями из металлов пронизана вся жизнь современной цивилизации. Конкурировать с ними пытаются новые материалы: пластмассы, полимеры, керамика, и совершенно новые составы, аналогов которых не было в природе. Но в лабораториях непрерывно создаются все новые металлы и сплавы, включая и из семейства интеллектуальных материалов, которые порою обладают уникальными свойствами.

Прежде, чем перейти к новым и часто уникальным материалам, вспомним характеристики, что такое сплав. Сплав представляет собой комбинацию металла по меньшей мере с одним другим металлом или не металлом. Комбинация двух или более компонентов должна быть частью твердого раствора, соединения или смеси с другим металлом или неметаллом, чтобы ее можно было считать сплавом. Наиболее распространенный способ объединения металлов в сплав — это плавить их, смешивать их, а затем дать им затвердеть и остыть до комнатной температуры.

Почему используются сплавы?
Металлические сплавы используются потому, что они обычно имеют улучшенные механические или химические свойства. Легирующие элементы могут быть добавлены к металлу для увеличения ряда свойств, включая твердость, прочность, коррозионную стойкость, обрабатываемость и многое другое.

Что такое обычные сплавы?
Сплавов так много в металлообрабатывающей промышленности, что их очень сложно даже перечислять. На практике значительно реже работать с нелегированным или «чистым металлом». Даже низкоуглеродистая мягкая сталь — возможно, наиболее часто используемый материал при изготовлении металлов — это сплав железа и углерода. Чугун — это еще один сплав железа и углерода, содержание углерода в котором даже выше, чем у мягкой стали.
А сейчас перейдем к непосредственной теме о новом в металлах и сплавах.

В августе 2018 сообщили (Sandia National Laboratories), что команда материаловедов разработала новый платиново-золотой сплав, который считается самым износостойким металлом в мире. Он в 100 раз прочнее, чем высокопрочная сталь, что делает его первым сплавом или комбинацией металлов того же класса, что и алмаз и сапфир, самые износостойкие природные материалы.
А журнал Science Advances сообщил о сплаве золота и титана, который в четыре раза тверже исходного материала- титана и главное- самый твердый материал, совместимый с живыми тканями. Поэтому это уникальная работа в Университета Райс, Хьюстон для создания медицинских имплантатов будущего поколения, прежде всего для зубных кабинетов и клиник, и для ортопедии суставов.

Журнал Nature, как это часто бывает, сообщает о новом меняющемся кристалле металла, созданном учеными в университете Миннесоты, США.

Если бы это был просто материал…, нет это уже прототип семейства интеллектуальных материалов которые могут использоваться в подотраслях, начиная от электроники для космических аппаратов до реактивных двигателей.
Названный как «мартенсит» («martensite»), кристалл имеет два различных механизма плавного переключения атомов между ними.

Это позволяет изменить его форму десятки тысяч раз, когда он нагревается и охлаждается без всякого ухудшения его характеристик, в отличие от существующих технологий.

В настоящее время образцы металла мартенсит выполнены из легированной смеси никеля и титана. Они имеют замечательную способность «помнить» свою форму и даже после деформации вернутся к своей первоначальной форме.




Они были использованы в оболочках проводов, но также и в хирургии для формирования основы исцеления поврежденных костей, а также «стентов» для открытых артерий.

Мартенситные металлы меняют форму при нагревании или охлаждении при определенной температуре, когда атомы, которые составляют их структуру, внезапно перестраиваются в другом порядке.

Изменчивая форма умного металла для шевронов на задней части двигателя, может заставить его работать более спокойно.

Такое преобразование означает, что мартенсит может быть использован в интеллектуальных механизмах, которые реагируют на изменение температуры.

Примеры включают автоматические окна — открывалки в теплицах, средства для автоматической ориентировки направления солнечных панелей, вплоть до использования их в космических телескопах. Совсем недавно, предложено использование разработки в задней кромке капота самолета «Boeing 787» чтобы сделать более тихим рев двигателя при взлете.

Пока еще в мартенситах до конца не устранена проблема, когда после повторного изменения формы, могут возникнуть напряжения внутри, что ухудшает их свойства, и в некоторых случаях разорвать их на части. Но разработанный новый сплав из смеси цинка, золота и меди, изменяет форму почти до бесконечности с небольшим внутренним напряжением, открывая новые области применения для этих типов «активных материалов».

Следующей целью становится применить уроки, извлеченные из создания и эксплуатации нового металла, чтобы сделать семью керамических твердых веществ, которые также могут менять свою форму туда и обратно.

Стало вполне возможным сделать устройства, которые преобразуют тепло в электричество напрямую. Они могли бы использовать отработанное тепло от компьютеров и сотовых телефонов, чтобы зарядить аккумулятор и сделать их более эффективными.

Ученые пишут, что кристаллы можно увидеть на его поверхности металла в виде постоянно меняющихся узоров, и как микроскопических рек.

Структуры совмещаются без конфликтов между ними, и это, кажется, ключ к их долговечности и большому потенциалу. Новые материалы также могут быть использованы в усовершенствованных и эффективных микроэлектромеханических системах — устройствах сбора энергии, в котором малые колебания могут быть преобразованы непосредственно в энергию. Такого рода вещи уже используются в системах мониторинга давления шин в автомобилях для питания электронных датчиков.

Представленный материал дает обильную пищу для новаций всем сферам бизнеса в области производства, совершенствования технологий, и оказания новых инновационных услуг. Но, чтобы не пришлось изготовливать, за чтобы не пришлось браться, как в быту, на даче, так и на стройке, в производстве, в автосервисе, не обойтись без проверенных временем металлов: металлопроката, уголка и других, в частности, вот здесь kt-stal.com.ua/.

Не только в университете Минесоты создают инновационные металлы. В Йельском университете разработали металлические сплавы, которые легко поддаются формованию и еще … прочнее стали. Новые материалы по цене такие же, как высокого класса стали, но они могут быть обработаны так же дешево, как и пластик.

Если речь зашла о ценах, то назовем одну из них на сплав с содержанием алюминия. Так цена за сплав LME Aluminium Alloy 3M стоит в среднем 1190-1200 долларов за одну метрическую тонну.

Кстати, если в в нанозернистом алюминии вместо проблемных дефектов «упаковки» получить двойные границы путем формирования фазы 9R бомбардировкой ультратонкой алюминиевой пленки крошечными микрочастицами из диоксида кремния, используя технику испытания удара снаряда лазером, путем введения атомов железа в кристаллическую структуру алюминия с помощью процедуры, называемой магнетронным распылением, то покрытия из алюминиево-железных сплавов оказались одними из самых прочных алюминиевых сплавов, когда-либо созданных, сравнимых с высокопрочными сталями.

Продолжая тему новых сплавов и что это такое, подоспела и еще одна революционная статья. Металлы дадут, скорее всего, новые инновационные двигатели из опилок.

Все течет, все изменяется, и наука дает все новые и удивительные материалы, технологии и решения.
Причал из полиэтиленовых блоков

Что может быть нового в цементе, кроме повышения его прочности морозостойкости? А как вам цемент, который светится в темноте? Представили такое здание? Такой цемент уже есть, и его создали мексиканские ученые из университета UMSNH г. Морелия, который генерирует собственный свет.

Белок и сера станут основой для бетона для производства конструкций для поселений на Марсе, где вода является дефицитом, утверждают исследователи из Северо-Западного университета США.

Бетонные изделия могут накапливать дефекты и нуждаться в ремонте, особенно армированные материалы внутри. Ну что же, давайте их ремонтировать на ходу, рещила компания TU Delft, и разработала формулу бетона, которая позволяет отливать бетонные изделия без пропуска воды к арматуре при появлении в нем трещин.




А вот группа исследователей из Королевского технологического института в Стокгольме недавно разработала Optically Transparent Wood (TW) — новый материал, на основе процесса по химическому удалению лигнина из дерева, что делает его очень белым.

Следующее решение в области строительных материалов делает ненужными кондиционеры. Ученые в Институте передовой архитектуры Каталонии — IAACсоздали новый материал под названием Hydroceramics. Он состоит из пузырьков гидрогеля, которые способны удерживать в воде до 400 раз больше их объема. Благодаря этому свойству сферы поглощают жидкость, а в жаркие дни их содержимое испаряется, снижая температуру помещения.

Исследователи из Технологического института Мельбурна (широко известного как Университет RMIT) вообще посходили с ума. Они кирпичи из глины заполняют около 1 процента его объема окурками. Кирпич при этом легче и решена проблема утилизации окурков от сигарет. Вот бы эти кирпичи хотя бы в самые курящие страны, включая Россию.

Используя плавучие доки из полиэтилена высокой плотности, уже строят причалы на берегах моря, как это сделано над водой озера Исео в Италии (фото).

Компания Komatsu Seiren Fabric Laboratory из Японии создала новое термопластическое углеродное волокно под названием CABKOMA Strand Rod, которое легкое, заменяет сталь в арматуре в антисейсмичных конструкциях.

Мебель часто надоедает. Мы покупаем новую, но что делать со старой. А что если новую мебель сделать биоразлагаемой, например, из компоста? Задумано…, сделано- компаниями Terreform ONE и Genspace, да так, что некоторые образцы дачной мебели можно свернуть при желании трубкой.

Дышащий кирпич (Breathe Brick) поглощает загрязнения становится отличным элементом в системе вентиляции зданий.

А компания Glassolutions предлагает усиленные тепло-и звукоизолирующее, огнестойкое стекло, включая и из стеклокерамики. Нельзя здесь не упомянуть и новичка среди стеклянных изделий- монохромного стекла, которое темнеет в ответ на электрический заряд, предлагая полный контроль за передачей солнечной энергией и теплопередачей в зданиях.

На этом и закончим пока рассказ о новых металлах и сплавах с уникальными свойствами, часть из которых прототипы семейства интеллектуальных материалов.

Читайте также:
Приготовить хлорное железо купить нельзя.




Добавьте статью в закладки, чтобы вновь вернуться к ней, нажав кнопки Ctrl+D .Подписку на уведомления о публикации новых статей можно осуществить через форму "Подписаться на этот сайт" в боковой колонке страницы.

Внимание! АВТОРСТВО ВСЕХ СТАТЕЙ ЗАЩИЩЕНО. Копирование и публикация на других сайтах статьи или ее фрагментов без согласия автора или без активной гиперссылки ЗАПРЕЩЕНЫ.