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!
2
Новые измерения показывают, что на Луне опасный уровень радиации

Новые измерения показывают, что на Луне опасный уровень радиации

Будущие исследователи Луны будут подвергаться облучению в 2-3 раза больше, чем астронавты на борту Международной космической станции, что представляет опасность для здоровья, для защиты от которой потребуются укрытия с толстыми стенами.

В исследовании отмечается, что посадочный модуль Китая на обратной стороне Луны обеспечивает первые полные измерения радиационного воздействия на поверхности Луны, что является важной информацией для НАСА и других организаций, стремящихся отправить астронавтов на Луну. Китайско-немецкая группа сообщила о радиационных данных, собранных спускаемым аппаратом Chang'e 4 (в честь китайской богини луны)...
26.09.20 19:03
0
1
Гигантская черная дыра M87* сверкает

Гигантская черная дыра M87* сверкает

В прошлом году мир впервые взглянул на реальное прямое изображение тени черной дыры.

Теперь, оглядываясь на более ранние, более рудиментарные изображения, ученые обнаружили доказательства того, что кольцо вокруг M87* колеблется, из-за чего кажется, будто она блестит. Исторический снимок прошлого года стал результатом кропотливой работы, который довел нашу технологию наблюдений до предела. Это было кульминацией многолетних усилий и планирования, но окончательный снимок был составл...
25.09.20 20:11
0
3
Странные бури на Юпитере

Странные бури на Юпитере

На южном полюсе Юпитера таится поразительное зрелище даже для планеты-гиганта, покрытой красочными полосами, с большим красным пятном. Внизу у южного полюса планеты находится группа бурных штормов, расположенных в необычной геометрической форме.

С тех пор, как они были впервые обнаружены космическим зондом НАСА Juno в 2019 году, штормы стали для ученых загадкой. Штормы аналогичны ураганам на Земле. Но на нашей планете ураганы не собираются на полюсах и не кружатся друг вокруг друга в форме пятиугольника или шестиугольника, как это делают штормы Юпитера. Исследовательская группа, работающая в лаборатории Энди Ингерсолла, профессора планет...
24.09.20 23:33
0
2
Индийские астрономы открыли 70 новых переменных звезд

Индийские астрономы открыли 70 новых переменных звезд

Астрономы из Индии провели долгосрочное исследование фотометрической переменности рассеянного скопления NGC 559. В результате там они обнаружили 70 новых переменных звезд.

Звездные скопления предлагают отличные возможности для изучения звездной эволюции, поскольку представляют собой совокупность звезд с похожими свойствами, например, возрастом, расстоянием и начальным составом. В частности, астрономы часто ищут переменные звезды в скоплениях молодого и среднего возраста, что может иметь значение для улучшения понимания звезд до главной последовательности (PMS) и, сл...
23.09.20 16:55
0
0
Радиация помогает самовосстановлению некоторых металлических сплавов

Радиация помогает самовосстановлению некоторых металлических сплавов

Радиация наносит вред как тканям, так и материалам. Но инженеры из Массачусетского технологического института крайне удивились, обнаружив, что она может помочь некоторым сплавам восстановиться, продлив срок их полезного использования.

Это поможет в проектировании будущих электростанций. Известно, что в ядерных реакторах радиация ускоряет коррозию большинства материалов, что приводит к возможному выходу из строя и вероятным катастрофическим последствиям. Поэтому в новом исследовании ученые из MIT и Национальной лаборатории им. Лоуренса Беркли намеревались определить, насколько вредна коррозия при разных уровнях радиации. Но их...
10.07.20 18:40
0
9
Бионический 3D глаз может обеспечить сверхчеловеческое зрение

Бионический 3D глаз может обеспечить сверхчеловеческое зрение

Человеческий глаз - невероятно сложный орган, поэтому неудивительно, что его нелегко реконструировать.

Исследователи представили первый в мире искусственный 3D глаз, который не только превосходит другие устройства, но и способен видеть лучше оригинала. Бионические глаза появляются как способ восстановить зрение людям, потерявшим его, и даже тем, у кого его никогда не было. В настоящее время наиболее продвинутыми являются версии таких компаний, как Bionic Vision Australia и Second Sight, которые уж...
11.06.20 18:35
0
7
Нанотехнологии – революционные возможности для системы энергоснабжения

Нанотехнологии – революционные возможности для системы энергоснабжения

Тенденции в развитии энергетики, особенно в кризисные времена, когда бесперебойное энергоснабжение является непременным условием выживания, а также в связи с планами ЕС по постепенному отказу от ископаемого топлива в период до 2050 года подразумевают перевод энергетики на генерацию без выбросов СО2 в атмосферу.

И ставят вопрос о разработке способов генерации электроэнергии, не связанных с традиционной энергетикой и базирующейся на использовании новейших материалов.В настоящее время многие научные исследования в той или иной мере связаны с возможностью преобразования падающего на Землю потока солнечных частиц. Данное направление работ является очень перспективным в связи с  появлением новых мате...
15.04.20 18:35
0
6
Новый метод сделает краски из графена

Новый метод сделает краски из графена

Графен универсален, но есть одна проблема – он не диспергирует в воде. Но швейцарские исследователи нашли относительно простой способ сделать это.

Оксид графена - это другая форма материала, которая может обеспечить стабильную дисперсию в воде, а затем может быть использована в качестве графеновой краски. Графен представляет собой двумерный слой атомов углерода, расположенный в виде шестиугольника. Этот обманчиво простой материал обладает рядом полезных свойств - он невероятно легкий, тонкий и гибкий, но при этом прочный. Он отличный провод...
09.04.20 19:23
0