Ошибка!

Показать Ошибка!

Забыли пароль?

Ошибка!

Ошибка!

Скрыть Ошибка!

Скрыть Ошибка!

Забыли пароль? Напишите ваш email и мы отправим письмо с инструкциями.

Ошибка!

Обратно

Закрыть

Создан самый легкий материал на Земле

Создан самый легкий материал на Земле
Учеными из Германии был создан самый легкий материал на планете, который получил имя "аэрографит". Его плотность в четыре раза меньше по сравнению с предыдущим рекордсменом на основе никеля.


 

Создан  самый легкий в мире материал, представляющий собой сеть из углеродных трубок, которые во всех трех измерениях взаимосвязаны на нано- и микроуровне.  Плотность нового материала составляет всего лишь 0.2 миллиграмма на кубический сантиметр, что в 75 раз меньше по сравнению со стирофомом (Styrofoam) – упаковочным материалом на основе полистирола, заменителем пенопласта. При этом новая углеродная структура довольно прочная для своего веса. Ученые из Университета им. Кристиана Альбрехта в Киле (Christian Albrechts Universität zu Kiel) и Технологического университета в Гамбурге (Die Technische Universität Hamburg-Harburg) назвали созданный совместными усилиями новый материал «аэрографитом». Результаты работы исследователей были недавно опубликованы в журнале «Advanced Materials».

 

Свойства аэрографита

Новый материал - черный, непрозрачный, имеет стабильную структуру, проводит электрический заряд и хорошо поддается обработке в силу своей пластичности. Обладая столь уникальными свойствами при крайне низкой плотности, углеродный материал «аэрографит», несомненно, превосходит все остальные материалы его класса. «Наша работа вызвала небывалые дискуссии в научном сообществе. Аэрографит весит в четыре раза меньше, чем предыдущий «рекордсмен» (о нем мы уже недавно рассказывали)», - говорит Маттиас Мекленбург, со-автор работы и студент Технологического университета. Сверхлегкий материал из никеля, представленный ранее, также состоит из тонких трубок. Однако никель отличается более высокой атомной массой в сравнении с углеродом. «К тому же, нам удалось произвести трубки с пористой поверхностью, что делает их еще легче», добавляет Арним Шухарт (Arnim Schuchard), еще один из соавторов, обучающийся в Университете в Киле. Профессор Лоренц Кинли (Lorenz Kienle) и доктор Андрей Лотник (Dr. Andriy Lotnyk) смогли определить атомную структуру материала при помощи просвечивающего электронного микроскопа (transmission electron microscope, TEM).

Разветвленная структура нового суперлегкого материала

 

Несмотря на очень малый вес, аэрографит является крайне упругим. В то время как легкие материалы, как правило, хорошо выдерживают сжатие, но плохо противостоят растяжению, аэрографит может отлично переносить как сжатие, так и растягивающее воздействие. Он способен вернуть свою прежнюю форму без существенных искажений, даже если его сжать на 95 процентов, утверждает профессор Райнер Аделунг (Rainer Adelung) из Университета в Киле. «Аэрографит становится даже несколько тверже и прочнее, чем был до того, как его сжали», - подчеркивает он. Другие материалы теряют свою прочность и стабильность внутренней структуры, будучи подвержены такому «стрессу». «Кроме того, полученный нами материал практически полностью абсорбирует световое излучение. Можно сказать, что это самый черный из всех черных материалов», - заверяет профессор Карл Шульте из Университета в Гамбурге.

 

Строение аэрографита

«Представьте себе плющ, который паутиной обвивает дерево. А затем уберите это дерево», - так описывает процесс создания аэрографита профессор Аделунг. «Дерево» здесь выступает в качестве средства для достижения цели. Команда из Киля, состоящая из  Арнима Шухарта, Райнера Аделунга, Йогендра Мишра (Yogendra Mishra ) и Сорена Капса (Sören Kaps) использовала в своей работе сильно измельченный оксид цинка. Нагревая его до 900 градусов по Цельсию, ученые придали ему кристаллическую форму. Из этого материала впоследствии они изготовили что-то вроде таблетки, внутри которой оксид цинка образовал микро- и наноструктуры, так называемые тетраподы. Они переплетаются и формируют стабильный пористый образец. Иными словами, тетраподы создают сеть, являющуюся основой для аэрографита.

 

Изображения аэрографита, полученные при помощи сканирующего электронного микроскопа (SEM)

 

На следующем этапе таблетку поместили в специальный реактор для осаждения, находящийся в Университете в Гамбурге, и нагрели до 760 градусов по Цельсию. «В струящемся газе, наполненном углеродом, структура из оксида цинка покрывается углеродом толщиной всего в несколько атомных слоев. Так и появляется разветвленная решетка аэрографита. Далее в камеру нагнетают водород, который вступает в реакцию с оксидом цинка, а в результате образуется водяной пар и цинковый газ», - продолжает Шульте. В реакторе остается углеродная трубчатая структура. Маттиас Мекленбург дополняет: «Особенно замечательно то, что мы можем влиять на характеристики аэрографита. Форма основы из цинка и сепарационный процесс постоянно совершенствуются в Киле и Гамбурге».

 

Сферы применения аэрографита

Благодаря своим уникальным свойствам аэрографит можно наносить на электроды Литий-ионных аккумуляторов. В таком случае потребуется минимальное количество электролита, что позволит в дальнейшем заметно снизить вес аккумулятора. Этот метод был предложен самими авторами в их недавно опубликованной статье. Компактные аккумуляторы нового поколения можно будет устанавливать в электромобили или электровелосипеды. Таким образом, аэрографит принесет пользу в сфере производства «зеленого» транспорта.

Также, по мнению ученых, их разработка найдет свое применение в изготовлении новых синтетических материалов, увеличивая их электрическую проводимость. К примеру, с помощью добавления аэрографита пластик, изначально  не проводящий электрический ток,  можно сделать элетропроводящим, причем такая «трансформация» почти не скажется на весе. Полученный в итоге комбинированный материал поможет избежать негативного эффекта от статического электричества.

 

Еще только предстоит найти все возможные варианы примения уникальным свойствам аэрографита

 

В целом число возможных сфер применения суперлегкого материала безгранично. После того как создание аэрографита было официально подтверждено, ученые, занимающиеся исследованиями в разных областях знаний, стали наперебой предлагать свои идеи. Одно из направлений использования нового материала может быть связано с авионикой (электроникой в авиационных средствах) и космическими технологиями, поскольку летательные и космические аппараты часто испытывают на себе сильные вибрации. Можно будет задействовать аэрографит и в целях очистки загрязненных ресурсов вроде воды, так как он способен окислять и разлагать устойчивые типы загрязнителей. Пригодится аэрографит и для эффективной очистки воздуха в инкубаторах и вентиляционных системах. В качестве весьма ценных особенностей аэрографита - помимо электропроводности – также  указываются его механическая устойчивость и общая большая площадь поверхности, заданная его сетевой структурой.

Комментарии:

Еще нет комментариев, станьте первым коментатором!
Войдите на зайт или зарегистрируйтесь, чтобы оставлять комментарии!
0
Ученые научились уничтожать жировые отложения в любом месте тела

Ученые научились уничтожать жировые отложения в любом месте тела

Жировые клетки профессионального спортсмена могут выглядеть совершенно иначе, чем клетки человека, страдающего ожирением, и технологии, позволяющие сделать одни из них более похожими на другие, могут открыть новые мощные методы лечения этого заболевания.

Ученые сообщают о захватывающем прогрессе в этой области, демонстрируя, как положительно заряженные наноматериалы можно вводить в нездоровый жир, чтобы вернуть его в здоровое состояние, закладывая основу для лечения, которое избирательно воздействует на жировые отложения в любом месте тела. Исследование, проведенное учеными из Колумбийского университета, было опубликовано в двух статьях и посвяще...
04.12.22 10:46
0
0
Телескоп Джеймса Уэбба дает беспрецедентное изображение призрачного света в скоплениях галактик

Телескоп Джеймса Уэбба дает беспрецедентное изображение призрачного света в скоплениях галактик

В скоплениях галактик есть часть звезд, которые уходят в межгалактическое пространство, потому что их вытягивают огромные приливные силы, возникающие между галактиками в скоплении. Свет, излучаемый этими звездами, называется внутрикластерным светом и очень слаб.

Его яркость составляет менее 1% от яркости самого темного неба, которое мы можем наблюдать с Земли. Это одна из причин, почему изображения, сделанные из космоса, очень ценны для их анализа. Инфракрасные волны позволяют исследовать скопления галактик иначе, чем с помощью видимого света. Благодаря его эффективности в инфракрасном диапазоне и четкости изображений телескопа Джеймса Уэбба, исследовате...
03.12.22 13:46
0
0
Исследование исключает первичные черные дыры как кандидатов в темную материю

Исследование исключает первичные черные дыры как кандидатов в темную материю

Первичные черные дыры — удивительные космические тела, которые активно исследуются астрофизиками всего мира. Исходя из названия, это черные дыры, которые появились на заре существования Вселенной, менее чем через секунду после Большого взрыва.

Теоретическая физика предполагает, что за долю секунды до образования Вселенной пространство не было полностью однородным, поэтому более плотные и горячие области могли коллапсировать в черные дыры. В зависимости от того, когда именно они образовались в течение этой доли секунды, эти первичные черные дыры могли быть очень разной массы и связанными с ней характеристиками.Некоторые физики-теоретики ...
02.12.22 09:01
0
0
Исследование Йельского университета раскрывает потенциальную причину болезни Альцгеймера

Исследование Йельского университета раскрывает потенциальную причину болезни Альцгеймера

Ученые из Йельского университета обнаружили упускаемый из виду механизм, который может стоять за симптомами болезни Альцгеймера. Команда указала на небольшие опухоли на аксонах возле бляшек, которые накапливаются в мозгу, и определила белок, который может быть биомаркером для раннего выявления заболевания, а также мишенью для будущих методов лечения.

В течение десятилетий преобладающая гипотеза о причине появления болезни Альцгеймера, вращалась вокруг амилоидных бляшек — запутанных скоплений белка бета-амилоида. Их накопление в мозгу пациентов с деменцией постоянно наблюдается с тех пор, как Алоис Альцгеймер впервые изучил ее более века назад. И ученые сосредоточили бы большую часть исследований на уменьшении и удалении этих бляшек, но, к сож...
01.12.22 10:16
0
0
«Химические нейроны» находят и обрабатывают данные, хранящиеся в ДНК

«Химические нейроны» находят и обрабатывают данные, хранящиеся в ДНК

Ученые экспериментировали со способами использования ДНК в качестве носителя данных, но трудно извлекать записанные на нее данные и манипулировать ими. Теперь команда разработала «химические нейроны», которые могут проводить вычисления с данными, хранящимися в ДНК, и легко считывать ответы.

Современные системы хранения данных могут впечатлять, но, как и во многих других случаях, природа сделала это намного эффективнее, чем все, чего мы достигли. Один грамм ДНК может хранить до 215 миллионов ГБ данных, что теоретически означает, что содержимое всего Интернета может храниться в чем-то размером с обувную коробку. Более того, при правильных условиях ДНК может существовать тысячи или даже...
28.11.22 07:46
0
1
Шелк шелкопряда, подвергнутый химической ванне, на 70% прочнее паучьей паутины

Шелк шелкопряда, подвергнутый химической ванне, на 70% прочнее паучьей паутины

Как один из самых прочных материалов, известных науке, паутина регулярно оказывается в центре захватывающих инженерных прорывов, и новое исследование, включающее быструю химическую ванну, может вывести это исследование на новый уровень.

Ученые разработали новый метод обработки шелка тутового шелкопряда, который меняет его состав и повышает производительность, при этом конечный продукт обладает на 70% большей прочностью, чем паучья паутина.Ученые работают над воспроизведением невероятных свойств паучьего шелка интересными способами. Разведение пауков для производства материала в больших количествах — одна из возможностей, но их те...
09.10.22 11:47
0
1
Нобелевская премия по физике присуждена исследователям квантовой запутанности

Нобелевская премия по физике присуждена исследователям квантовой запутанности

Нобелевская премия по физике 2022 года была присуждена трем ученым за их работу в области новаторской квантовой информатики. Ален Аспе, Джон Ф. Клаузер и Антон Цайлингер провели одни из первых экспериментов с запутанными фотонами, открыв будущее для коммерческих квантовых компьютеров.

Жуткий мир квантовой физики предсказывает несколько неожиданных странностей, включая квантовую запутанность. Это состояние позволяет двум частицам настолько переплестись друг с другом, что изменения, внесенные в одну, мгновенно повлияют на другую, независимо от того, насколько далеко они друг от друга. Эта идея обеспокоила даже Эйнштейна, который утверждал, что квантовая физика является «неполной...
05.10.22 07:18
0
0
Самой белой краской в мире теперь может покрывать автомобили и самолеты

Самой белой краской в мире теперь может покрывать автомобили и самолеты

В прошлом году инженеры из Университета Пердью использовали свой опыт в области материаловедения для производства самой белой в мире краски, способной отражать около 98% падающего солнечного света и, следовательно, обладающей большим потенциалом, когда речь идет об энергоэффективности зданий.

Команда внесла некоторые изменения в рецепт и выпустила более тонкую и легкую версию, которая, по их словам, идеально подходит для использования в автомобилях, поездах и самолетах. Первоначальная версия ультрабелой краски обязана своей исключительной способностью отражать солнечный свет включению сульфата бария - химического соединения, используемого в фотобумаге и косметике. Он был добавлен в см...
05.10.22 07:02
0