10 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Прозрачный алюминий как замена бронестеклу

Прозрачный алюминий как замена бронестеклу

Оксинитрид алюминия (или AlON) представляет собой керамику, состоящую из алюминия, кислорода и азота. Материал является оптически прозрачным (> 80%) в ультрафиолетовом, видимом и полуволновом диапазонах электромагнитного спектра.

Разработка уникального сплава открыла новые перспективы в оборонной промышленности, науке и строительстве.

Конструкция инновационного стеклопакета следующая: два обычных стекла склеены между собой. На них предварительно наносятся сверхтонкие токопроводящие прозрачные слои оксидов олова и индия. Между данными слоями располагается ещё один слой, гелево-солевой. Его-то свойства и отвечают за изменение прозрачности стекла.

В геле содержатся молекулы жидких кристаллов. Они, двигаясь в электрическом поле, по-разному пропускают и отражают свет. Когда подаётся электрический ток, молекулы выстраиваются определённым образом: жидкость становится прозрачной, световой луч беспрепятственно проходит через неё. Когда же подачу тока прекращают, молекулы снова встают в произвольное положение, и стекло становится матовым.

Нужно отметить: ранее учёные уже пытались создавать стёкла с подобными свойствами. Однако прежде использовались органические полимеры, и стеклопакеты, созданные на их базе оказывались абсолютно неустойчивы к неблагоприятным воздействиям окружающей среды, например, таким, как ультрафиолетовое излучение.

изобретения

Кто изобрел электросварку

Кто изобрел синтетический каучук

Кто изобрел персональный компьютер

Первый в мире персональный компьютер был изобретен не американской фирмой «Эппл компьютерз» и не в 1975 году, а в СССР в 1968 году советским конструктором из Омска Арсением Анатольевичем Гороховым (род. 1935). В авторском свидетельстве № 383005 подробно описан «программирующий прибор», как его тогда назвал изобретатель. На промышленный образец денег не дали. Изобретателя попросили немного подождать. Он и подождал, пока в очередной раз за рубежом не изобрели отечественный «велосипед».

Одновременно с «персоналкой» Горохов разработал и графопостроитель — плоттер (который тоже официально — вполне чужое изобретение). Сегодня у Арсения Анатольевича более 20 авторских свидетельств. В свое время он на два года раньше Рубика придумал знаменитую ныне на весь мир «Змейку».

Представьте, что вы получили письмо. В нем тонкая пластинка. Вы помешаете ее в специальный прибор, и она, «надуваясь», как воздушный шарик, превращается в сложную деталь. Снимайте размеры и воспроизводите! Это тоже придумал Горохов. Воплощено, увы, лишь в опытных образцах.

Последнее изобретение Арсения Анатольевича — построитель объемных рельефов — пока тоже ждет. своего зарубежного изобретателя.

alexandr_palkin

БУДУЩЕЕ РОССИИ РОЖДАЕТСЯ В КАЖДОМ ИЗ НАС

Новость о том, что ученые изобрели «прозрачный алюминий» (Transparent Aluminum Armor), не нова. Однако говорить о том, что много кто знает об этой новости еще рано, поэтому сегодня почитайте об этом интересном и получившем значительное практическое применение открытии.

Открытие получило название AION или оксинитрид алюминия и является соединением алюминия, кислорода и азота, представляя собой прозрачную керамическую твердую массу, которая в четыре раза прочнее закаленного стекла. На данный момент выпускается под торговой маркой ALON.

Интересно, что кварц-оксинитрид алюминия, призван заменить довольно привычное пуленепробиваемое стекло. Однако на этом его функции не заканчиваются. Отполировав ALON, из него можно сделать стекло для иллюминатора, более того, его невозможно поцарапать привычными способами, а так же обладает отличной удароустойчивостью. При всех этих показателях, ALON вдвое легче и тоньше чем обычное бронестекло. Таким образом, ALON буквально ворвался сразу в несколько ниш и с каждым годом улучшает свои позиции.

Важно и то, что процесс производства ALON-а не является технологически «замудренным», что облегчает задачу производителей. Однако и дома его создать не получится, впрочем, что бы вы понимали, как происходит весь процесс создания оксинитрида алюминия, расскажем о нем.

1. Способ получения литого оксинитрида алюминия в режиме горения, включающий приготовление реакционной смеси исходных компонентов, содержащей оксид хрома VI, оксид алюминия, алюминий и нитрид алюминия, помещение реакционной смеси в реактор СВС в форме из тугоплавкого материала, выполненной из кварца, графита или нержавеющей стали, воспламенение смеси с последующим реагированием ее компонентов в режиме горения в газовой среде азота, или смеси азота с воздухом, или смеси азота с аргоном под давлением 0,1-10 МПа, после завершения синтеза целевой продукт в виде слитка оксинитрида алюминия отделяют от слитка алюминида хрома, при этом реакционную смесь готовят при следующем соотношении компонентов, мас.%

  • Оксид хрома VI 37,3-41,0
  • Алюминий 31,0-34,0
  • Оксид алюминия 22,7-25,0
  • Нитрид алюминия до 9,0

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что между реакционной смесью компонентов и стенкой формы помещают функциональный слой из порошка оксинитрида алюминия.

На данный момент ALON начали использовать более многогранно, так, например, компаний Microsoft, занимаясь разработкой «умных часов», в корпусе своей разработки применяет именно оксинитрид алюминия. Так что, кто знает, быть может, даже изготовление алюминиевых конструкций с использованием ALON-а уже не за горами, однако о подобном можно мечтать лишь в случае снижения стоимости материала.

Инженеры из исследовательской лаборатории флота США разработали процесс изготовления прочной и недорогой замены стекла. Прозрачный материал делают при помощи низкотемпературного спекания из искусственно полученных кристаллов шпинели.

Шпинель – это смешанный оксид магния и алюминия, минерал, встречающийся в природе. В естественном виде он бывает разных цветов. Например, красная шпинель неотличима на глаз от рубина, поэтому раньше эти два минерала путали между собой. Одна из знаменитых драгоценностей британской короны, Рубин Чёрного Принца, на самом деле – шпинель.

Читать еще:  Президенты кипра: влияние правителей на становление государства

Этот материал очень твёрдый, он способен сопротивляться ударным нагрузкам и истиранию при воздействии дождя, солёной воды или песка. Кроме того, он пропускает инфракрасное излучение, поэтому может пригодиться при изготовлении различных приборов. В отличие от стекла, материал не трескается по всей поверхности – вместо этого при ударном воздействии от него просто откалывается небольшой кусок. Конечное изделие можно полировать и отшлифовывать.

Ранее инженеры пытались получить этот материал при помощи высоких температур (2000 градусов и более). Но этот процесс был как дорогим из-за энергозатрат, так и неэффективным – необходимость отделять готовый материал от поверхности тигеля приводила к появлениям дефектов. При спекании используется горячий пресс, который делает из порошковой заготовки конечное поликристаллическое изделие.

Попытки изготовить большие панели из шпинели спеканием делались и раньше. Однако материал получался мутным, с небольшими островками прозрачности. Инженерам удалось усовершенствовать качество продукта, добавив в сырьё порядка 1% фторида лития, который, расплавляясь, работает как смазка, и позволяет кристаллам шпинели правильно выстраиваться друг относительно друга.

Сырьё для производства доступно в изобилии, что делает себестоимость изделий минимальной. Благодаря простоте технологии, из материала можно делать изделия любой формы. Возможности использования обширны: изогнутые окна (например, иллюминаторы для самолётов), линзы для приборов, стёкла часов, экраны смартфонов (прочнее, чем gorilla glass), линзы для камер и биноклей. Военные интересуются использованием этого материала в качестве прозрачной брони – по сравнению с современными пуленепробиваемыми стёклами вес готового изделия будет как минимум в 2 раза меньше.

Еще несколько интересных и необычных технологий: вот например Асфальт без луж. Есть ли перспективы?, а вот как сваривают рельсы железной дороги. Напомню вам, как может работать компьютер в аквариуме и будут ли у нас пластиковые дороги.

Оригинал статьи находится на сайте ИнфоГлаз.рф Ссылка на статью, с которой сделана эта копия — http://infoglaz.ru/?p=84948

Наука. Прозрачный алюминий

Ученые из Оксфордского университета создали прозрачную форму алюминия, бомбардируя металл самым мощным рентгеновским лазером. До сих пор прозрачный алюминий описывался только в научной фантастике.

В реальности же экзотичная форма материала станет подспорьем как для ядерной энергетики, так и для понимания того, что именно происходит в ядрах огромных планет.

Авторы эксперимента взяли кусочек тонкой алюминиевой фольги и направили на него лазер, основная энергия которого генерировалась в рентгеновском диапазоне электромагнитного излучения. Воздействие равнялось приблизительно 10 млн ГВт энергии на квадратный сантиметр и привело к феноменальному результату.

При обычных температуре и давлении алюминий — это решетка атомов с огромным количеством свободных электронов. Краткое пульсирование лазера выбило по электрону из каждого алюминиевого атома, позволив фотонам проходить прямо через материал и сделав алюминий практически невидимым для ультрафиолетового излучения. Хотя металл нагрелся до чрезвычайно высокой температуры, он сохранил свою жесткость: это явление, считают ученые, аналогично тому, что происходит в ядрах гигантских планет вроде Юпитера.

«То, что мы создали, абсолютно новая форма вещества, которую никто еще не видел, — комментирует результат эксперимента один из его авторов, профессор физики Джастин Уорк. — Прозрачный алюминий — это только начало. Физические свойства материала, который мы создали, схожи с условиями внутри больших планет. Мы надеемся, что, изучая его, сможем лучше понять то, что происходит во время возникновения «миниатюрных звезд», созданных мощными лазерными имплозиями (внутренние взрывы). Однажды человек научится использовать энергию от такого процесса здесь, на Земле».

Открытие стало возможным благодаря созданию нового источника излучения, в десять миллиардов раз превосходящего по яркости любой синхротрон в мире (например, такой, как британский «Алмазный источник света», генерирующий лучи света в диапазонах от инфракрасного до рентгеновского). Эта мощная лазерная установка, называемая FLASH laser, располагается в немецком Гамбурге и производит чрезвычайно краткие вспышки мягкого рентгеновского излучения, каждая из которых мощнее электростанции, обеспечивающей электричеством целый город. При поддержке коллег из других стран ученые из Оксфорда сосредоточили всю эту энергию в пятне, диаметр которого тоньше 1/20 ширины человеческого волоса. Именно при такой высокой интенсивности лазерного излучения алюминий и стал прозрачным.

Пока что эффект «невидимости» длился в течение чрезвычайно краткого периода — приблизительно 40 фемтосекунд, однако это демонстрирует, что такое экзотическое состояние вещества в принципе может быть создано на практике.

«Особенно замечательным в нашем эксперименте является то, что мы превратили обычный алюминий в этот экзотический новый материал в один этап, применив для этого очень сильный лазер. В течение краткого периода образец выглядит и ведет себя как совершенно иной материал, как если бы мы трансформировали каждый алюминиевый атом в кремний. Для нас это практически то же самое, как если бы нам удалось при помощи света получить чистое золото», — добавляет профессор Уорк.

Исследователи полагают, что использованный ими подход идеален для создания и изучения экзотических состояний веществ. Его значение многопланово и очень важно для планетарной науки, астрофизики и ядерной энергетики.

Команда исследователей надеется продолжить изучение свойств горячего плотного вещества, планируя в будущем применять для этой цели новые, еще более сильные рентгеновские лазеры.

7 инновационных материалов, которые заставят поверить, что будущее уже наступило

Получайте на почту один раз в сутки одну самую читаемую статью. Присоединяйтесь к нам в Facebook и ВКонтакте.

В мире множество материалов с различными удивительными качествами. Алюминий — это одновременно легкое и прочное вещество. Железо проявляет небывалые стойкость и долговечность. Керамика обладает очень хорошей прочностью по отношению к химическим веществам. Однако современные материалы даже на этом впечатляющем фоне выглядят невероятно. Редакция Novate.ru предлагает подборку необычных высокотехнологичных материалов, о которых многие даже не догадываются. Узнавая о них, становится очевидным, что невероятное будущее уже вокруг нас.

Читать еще:  Большой водоплавающий автомобиль зис-485/бав

1. Transparent aluminum

Прозрачный алюминий на 300% прочнее стали, но при этом выглядит практически как обычное стекло. В этом и заключается его главная особенность — его можно использовать вместо окон зданий, машин, любых объектов, при этом значительно повышая безопасность этого объекта. Здание или сооружение может быть полностью прозрачным, что поднимает дизайн на совершенно новый уровень. Прозрачный алюминий достаточной толщины даже с близкого расстояния нельзя пробить пулей, хотя выглядит он вполне безобидно.

2. Ultra Ever Dry

Ultra Ever Dry — современное полимерное покрытие, которое обладает сверх гидрофобными и олеофобными свойствами. Качества материала позволяют ему эффективно отталкивать воду и масло. Поверхность любого предмета, обработанная Ultra Ever Dry, становится практически непроницаемой для всех видов жидкостей, при этом на нем остается только ультратонкая невидимая пленка. Материал имеет широкое практическое значение: им можно покрывать обувь, одежду, строительное обмундирование, машины, пластик, стекло, дерево, бетон и многое другое. Он справляется не только с водой, краской, грязью, но даже жидким бетоном. Обработанная поверхность неизменно остается чистой и сухой.

3. ChipFill

ChipFill — это современный инновационный термопластик, который создан для временного ремонта дорог. Выглядит он как мелкие закрученные палочки, по весу достаточно легкий. Материал может заполнить даже самые мелкие неровности на покрытии за счет того, что при нагревании он плавится и становится жидким. После того как ChipFill снова застывает, он становится прочным и препятствует дальнейшему разрушению дороги. Чтобы пластик долго прослужил, его слой не должен превышать 1,5 см. Более глубокие ямы следует заполнять постепенно, слой за слоем. В случае правильного применения термопластик сохраняет свою целостность на протяжении двух лет. Пользоваться им чрезвычайно просто.

4. Nitinol

Nitinol — это сплав, состоящий из никеля и титана, в соотношении 55% и 45% соответственно. Он обладает отменной устойчивостью к коррозии, а главное именно этот материал первым стал металлом, который «запоминает» форму, которую ему придают. Чтобы материал «запомнил» свою форму, его нужно раскалить докрасна. После этого в остывшем состоянии его можно деформировать как угодно, но при повторном нагревании он снова приобретет первоначальную форму. Материал получил широкое распространение: из него изготавливают скрепки, пружины, другие мелкие детали, медицинские имплантаты.

5. Airgel

Аэрогель — это необычно легкий и пористый материал, который за свои удивительные качества неоднократно упоминается в Книге рекордов Гиннесса. По внешнему виду Airgel напоминает застывший голубоватый дым, а на ощупь — похож на пенопласт или затвердевшую пену для бритья. Однако, несмотря на ощутимую твердость структуры, аэрогель на 99,8% состоит из газа. Он повсеместно используется в сфере промышленности и строительства в качестве теплоизоляции для различного оборудования с высоким или низким температурным режимом, стальных трубопроводов, зданий и других предметов. Несмотря на кажущуюся хрупкость своей структуры, аэрогель выдерживает температуру до 650 градусов. Он также стойко противостоит действию воды. Если покрыть аэрогелем тело, то оно не промокнет.

Интересный факт: Чтобы доказать свойства инновационного материала ученые даже проводят внушающий легкий ужас эксперимент. Они покрывают руку аэрогелем слоем в 2,5 см, а затем без вреда для кожи воздействуют на нее паяльной лампой. Со временем аэрогель истончается, но рука остается в целости.

6. Line-X

Line-X — это современное полиуретановое покрытие, которое достаточно быстро засыхает. Чтобы затвердеть, ему требуется всего 15 секунд. С помощью специального оборудования его можно напылить практически на любую поверхность, например, на бетон, холст, бетон, дерево, кирпич и различные виды пластика. Предварительно обрабатывать поверхность для покрытия полиуретаном не нужно, разве что только обезжирить. Быстрое высыхание Line-X позволяет с успехом наносить его на предметы сложной формы, труднодоступные места. После затвердевания материал показывает чудеса невероятной прочности. Например, покрытый им арбуз или стеклянная банка не разбиваются даже при падении с высоты трех метров.

7. SF6 gas

SF6 gas в 5 раз тяжелее воздуха. Если поместить его в сосуд, то газ осядет на дне, а сверху него можно положить какой либо легкий предмет, который будет будто парить в воздухе. А если полить этот предмет из кувшина, наполненного SF6 gas, то он будет постепенно опускаться на дно сосуда.

Понравилась статья? Тогда поддержи нас, жми:

Не ржавеет, но корродирует

«Алюминий не ржавеет» – эту фразу мы помним со школы. А еще нам говорили, что на воздухе изделия из алюминиевых сплавов самопроизвольно покрываются тончайшей оксидной пленкой Al2O3 – она-то и предохраняет их от дальнейших коррозионных атак. Поэтому хозяйки пользуются алюминиевой посудой десятилетиями.

Все верно. Но в машиностроении картина гораздо сложнее. Вибрации, перепады температур, влажная и химически агрессивная среда (вспомним хотя бы солевые растворы на дорогах) – эти и другие факторы повреждают «природную» защитную пленку и препятствуют ее восстановлению.

В местах контакта алюминиевого сплава со сталью (а в большинстве конструкций это неизбежно) возникают гальванические пары. Поскольку алюминий более активный металл, чем железо, электрохимическая коррозия разъедает именно его. Так что алюминиевая трубка со стальным штуцером не такая уж безобидная вещь. Гальванические пары образуются и в зонах сварных швов. А вслед за электрохимической коррозией приходит межкристаллитная, разрушающая границы зерен металла.

Главная опасность межкристаллитной коррозии в том, что она существенно снижает прочность и другие механические характеристики изделия при неизменном внешнем виде. А нагрузи деталь чуть сильнее – рассыплется в порошок.

К сожалению, в данном случае практика подтверждает теорию. Ежегодно дилерские сервисы меняют множество кондиционерных теплообменников, изготовленных из «крылатого металла».

Читать еще:  Бартини роберт людвигович-итальянский авиаконструктор: теория многомерного пространства время, расчёт крыла

Космонавтика

Космонавтика как наука, а затем и как практическая отрасль, сформировалась в середине XX века. Но этому предшествовала увлекательная история рождения и развития идеи полета в космос, начало которой положила фантазия, и только затем появились первые теоретические работы и эксперименты. Так, первоначально в мечтах человека полет в космические просторы осуществлялся с помощью сказочных средств или сил природы (смерчей, ураганов). Ближе к XX веку для этих целей в описаниях фантастов уже присутствовали технические средства — воздушные шары, сверхмощные пушки и, наконец, ракетные двигатели и собственно ракеты. Не одно поколение молодых романтиков выросло на произведениях Ж. Верна, Г. Уэллса, А. Толстого, А. Казанцева, основой которых было описание космических путешествий.

Все изложенное фантастами будоражило умы ученых. Так, К.Э. Циолковский говорил: «Сначала неизбежно идут: мысль, фантазия, сказка, а за ними шествует точный расчет». Публикация в начале XX века теоретических работ пионеров космонавтики К.Э. Циолковского, Ф.А. Цандера, Ю.В. Кондратюка, Р.Х. Годдарда, Г. Гансвиндта, Р. Эно-Пельтри, Г. Оберта, В. Гомана в какой-то мере ограничивала полет фантазии, но в то же время вызвала к жизни новые направления в науке — появились попытки определить,что может дать космонавтика обществу и как она на него влияет.

Воздухоплавание и авиация

Термин «воздухоплавание» обозначал таюке и летание на аппаратах тяжелее воздуха (самолетах, планерах).

Однако мечтать о полетах человек начал гораздо раньше. Построив машины, способные передвигаться по суше, обгоняя самых быстрых животных, и корабли, спорящие с жителями водной стихии, он длительное время продолжал с завистью смотреть на птиц, парящих в небесной вышине. Их способность летать долгое время была для человека недостижима. Оставалось лишь мечтать о полетах и слагать об этом легенды.

Историю развития воздухоплавания можно смело начать с мифа об Икаре и Дедале. Уже в те стародавние времена человека не покидала мысль подняться в воздух, подобно птице. Идя по стопам мифических героев, первые изобретатели летательных аппаратов тоже снабжали свои детища крыльями. Взобравшись на колокольню или подойдя к краю обрыва, они мужественно бросались вниз. Чаще всего такие полеты заканчивались трагически. Разгадать великую тайну полета не удавалось очень долго.

История авиации

Человек всегда и во всем сомневался. Например, в том, что рожденный ползать летать не может. Напротив, он решил, что можно не только подняться в воздух, но и полететь к звездам, пообщаться с братьями по разуму. Так появилась мечта летать.

Кроме того, известно, что лень — двигатель прогресса. Желанием попасть из точки А в точку В как можно быстрее, минуя особенности природного ландшафта, человек обязан именно этому благородному чувству.

Если говорить серьезно и все-таки обратиться к истории, то окажется, что мечта летать отражается в древнейших легендах и мифах, сложенных задолго до нашей эры. Всем известен, например, миф о Дедале и его менее удачливом ученике Икаре. Кроме этого, в древнеиндийских Ведах сохранились сведения о так называемых виманас — непонятного происхождения летательных аппаратах, использовавших двигатели, которые явно опережали технологии того времени (второе тысячелетие до нашей эры).

История флота

Первые водители плотов несомненно были отважными и отчаянными людьми. Вооружившись этим скудным техническим средством передвижения по воде, они дерзко бросали вызов не только прибрежным водам, но и открытому морю.

Установлено, что причина, толкающая древних людей на преодоление водного пространства, заключалась в поисках новых земель. Сначала они отваживались плавать на плотах только в ближних водах, не теряя из виду прибрежную полосу, а затем устремились и в открытый океан.

Несомненно, предки австралийцев и тасманийцев преодолевали путь в Австралию на плотах. До наших дней дошла информация о подвигах полинезийских мореплавателей, приведших свой народ с Таити в Новую Зеландию. Предания о своем великом переселении маори бережно хранят тысячелетиями. До недавних пор престиж маорийца в обществе определялся местом, которое занимал его прародитель среди небольшого количества людей, достигших некогда на плотах Новой Зеландии.

Конструкция инновационного стеклопакета следующая: два обычных стекла склеены между собой. На них предварительно наносятся сверхтонкие токопроводящие прозрачные слои оксидов олова и индия. Между данными слоями располагается ещё один слой, гелево-солевой. Его-то свойства и отвечают за изменение прозрачности стекла.

В геле содержатся молекулы жидких кристаллов. Они, двигаясь в электрическом поле, по-разному пропускают и отражают свет. Когда подаётся электрический ток, молекулы выстраиваются определённым образом: жидкость становится прозрачной, световой луч беспрепятственно проходит через неё. Когда же подачу тока прекращают, молекулы снова встают в произвольное положение, и стекло становится матовым.

Нужно отметить: ранее учёные уже пытались создавать стёкла с подобными свойствами. Однако прежде использовались органические полимеры, и стеклопакеты, созданные на их базе оказывались абсолютно неустойчивы к неблагоприятным воздействиям окружающей среды, например, таким, как ультрафиолетовое излучение.

Зеленый бетон

Исследователи из Массачусетского технологического института предлагают выпускать «зеленый» бетон, в котором вместо цемента будут использоваться органические материалы, например, кости, ракушки, морские губки. Разработка решает две серьезные проблемы: помогает сэкономить энергию в процессе производства бетона и избежать появления трещин при его эксплуатации. К сожалению, пока такой бетон ещё очень дорог.

На звание «зеленого бетона» претендует еще одна разработка — она принадлежит команде специалистов из Малайзии. Они добавили к привычным компонентам, которые используются при производстве бетона, переработанный строительный мусор. Получился недорогой и чистый материал — не хуже классического аналога. Технологии производства бетона из строительных отходов разрабатывают в разных странах, но малайзийцы оказались ближе всех к массовой реализации изобретения.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector