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
Астрономы открывают молодую планету

Астрономы открывают молодую планету

Международной группой ученых во главе с преподавателями, студентами и выпускниками Гавайского университета Маноа была открыта одна из самых молодых планет.

Вокруг различных звезд были обнаружены тысячи планет, но новая находка отличается тем, что совсем недавно сформировалась и ее можно наблюдать напрямую. Планета, получившая имя 2M0437b, присоединяется к объектам, расширяющим наше понимание того, как планеты формируются и изменяются со временем, помогая пролить новый свет на происхождение Солнечной системы и Земли. «Это случайное открытие пополнило...
24.10.21 18:58
0
1
DAVINCI разгадает 10 загадок Венеры

DAVINCI разгадает 10 загадок Венеры

Поверхность Венеры совершенно негостеприимна для жизни: бесплодная, сухая, раздавленная атмосферой, которая в 90 раз превышает давление Земли, и обжарена при температурах, в 2 раза превышающих температуру печи. Но всегда ли так было? Могла ли Венера когда-то быть двойником Земли - обитаемым миром с океанами жидкой воды? Это одна из многих загадок, связанных с нашей соседкой.

Прошло 27 лет с тех пор, как в последний раз миссия НАСА «Магеллан» совершила оборот вокруг Венеры. Это была последняя миссия НАСА на сестру-соседку Земли, и, хотя с тех пор мы приобрели значительные знания о Венере, остается множество загадок о планете, которые остаются нерешенными. Миссия НАСА DAVINCI (Исследование благородных газов, химии и визуализации глубокой атмосферы Венеры) надеется измен...
23.10.21 15:27
0
2
Южная Корея запустила свою первую космическую ракету

Южная Корея запустила свою первую космическую ракету

Южная Корея запустила свою первую космическую ракету отечественного производства в четверг, но не смогла вывести на орбиту фиктивный полезный груз, что стало неудачей в попытках страны пополнить ряды передовых космических держав.

Корейская космическая ракета-носитель II, неофициально называемая Нури (Nuri) и украшенная флагом Южной Кореи, поднялась вверх от Кохына на южном побережье, оставляя за собой столб пламени. Все три ступени ракеты сработали, подняв ее на высоту 700 километров, и полезный груз весом 1,5 тонны успешно отделился, сказал президент Мун Чжэ Ин после наблюдения за запуском в центре управления. Но «вывод ...
22.10.21 11:30
0
1
Астрономы обнаружили планету, потерявшую атмосферу из-за столкновения

Астрономы обнаружили планету, потерявшую атмосферу из-за столкновения

Молодые планетные системы обычно часто сталкиваются и сливаются, образуя все более крупные планеты. В Солнечной системе Земля и Луна считаются продуктами такого гигантского удара. Астрономы предполагают, что подобные столкновения должны быть обычным явлением в ранних системах, но их трудно наблюдать вокруг других звезд.

Астрономы из Массачусетского технологического института, Национального университета Ирландии в Голуэе, Кембриджского университета и других обнаружили свидетельства гигантского удара, произошедшего в соседней звездной системе, всего в 95 световых годах от Земли. Возраст звезды HD 172555, составляет около 23 миллионов лет, и ученые подозревали, что в ее пыли есть следы недавнего столкновения. Коман...
21.10.21 12:20
0
0
Одежда OmniFiber записывает и воспроизводит модели дыхания

Одежда OmniFiber записывает и воспроизводит модели дыхания

Представьте себя певцом-любителем или спортсменом на тренировке и возможность «почувствовать», как дышит профессионал во время выступления. Это лишь одно из возможных применений нового «умного» волокна, которое также может найти применение в медицине.

Технология, известная как OmniFiber, разрабатывается учеными из Массачусетского технологического института, Уппсальского университета и Королевского технологического института Швеции. Она принимает форму недорогих растяжимых нитевидных волокон с внешней плетеной полимерной оболочкой, нижележащего слоя мягкого материала, который определяет растяжение или сжатие как изменение электрического сопроти...
17.10.21 13:24
0
1
Переработанные отходы целлюлозных заводов придают цементу прочность и эластичность

Переработанные отходы целлюлозных заводов придают цементу прочность и эластичность

Целлюлозные заводы производят значительное количество отходов, и ученые довольно творчески подходят к тому, как их можно использовать.

Последний пример исходит от исследователей Университета Британской Колумбии (UBC), которые использовали отходы целлюлозного завода в качестве наполнителя для цемента, который оказался более прочным и устойчивым. Отходы, лежащие в основе этого прорыва, известны как зола уноса целлюлозных заводов (PFA), которую целлюлозно-бумажная промышленность Северной Америки производит более миллиона тонн ежего...
11.04.21 16:09
0
2
Проводящий гидрогель может найти применение в робототехнике и не только

Проводящий гидрогель может найти применение в робототехнике и не только

Сейчас для создания устройства с высокой электропроводностью придется использовать твердые металлы. Но теперь ученые из Университета Карнеги-Меллона создали мягкий и гибкий материал, отвечающий всем требованиям.

Под руководством профессора Кармеля Маджиди исследователи начали с суспендирования чешуек серебра микрометрового размера в полиакриламидно-альгинатном гидрогеле. Когда этот материал впоследствии был частично дегидратирован, чешуйки серебра сцепились друг с другом, образуя сети, проходящие через матрицу гидрогеля. Эти сети были не только очень электропроводными, но и могли противостоять механическ...
21.03.21 13:29
0
2
Бактериальная биопленка выжимает масло из воды

Бактериальная биопленка выжимает масло из воды

Масло и воду очень трудно разделить, что затрудняет очистку загрязненной воды. Исследователи из Университета Северной Каролины обнаружили, что мембрана из бактериальной биопленки может эффективно пропускать воду, удерживая при этом масло.

Нефть представляет серьезную опасность для окружающей среды, когда случаются огромные разливы нефти, такие как Deepwater Horizon, но даже в меньших масштабах загрязнение может происходить в результате промышленных процессов. Всегда востребованы новые решения по очистке. В новом исследовании исследователи Университета Северной Каролины обратились за помощью к бактериям. Чтобы защитить себя от вред...
09.03.21 22:34
0