В цикле романов Лукьяненко “Лорд с планеты Земля” описано всесокрушающее оружие – плоскостной меч. Он имеет заточку лезвия до 1 атома и способен рассекать любой материал. (Определите давление, которое оказывает этот меч (длина – 70 см) на поверхность, если его масса 300 г и начальная скорость равна нулю (1 балл))
В самом романе описано, что при взмахе мечом его кромка стирается о воздух и постепенно затупляется. Для заточки применяется импульс некоего поля, который испаряет верхний слой материала меча и снова затачивает его. Меч выдерживает порядка тысячи операций затачивания, после чего лезвие сгорает. (Считая, что поперечное сечение меча имеет вид ромба и что при заточке испаряется 100 атомных слоёв с каждой стороны клинка, определите толщину меча (1 балл))
Предположите, из какого материала можно сделать такой меч при нынешнем развитии нанотехнологии. Как его сделать? (2 балла за материал и 2 за технологию)
Как транспортировать плоскостной меч? Из чего можно сделать ножны? (1 балл)
Предположим, что Сергей с планеты Земля был не только воином, но и учёным. Хорошенько подумав, он создал защиту от плоскостного меча и стал неуязвим.
Предложите принцип, на котором может работать эта защита. (3 балла)
(Определите давление, которое оказывает этот меч (длина – 70 см) на поверхность, если его масса 300 г и начальная скорость равна нулю (1 балл))
В задаче рассматривались любые условия, задаваемые участниками для размера атома. Он должен был быть от 0,5 А до 2,5 А. Давление – n*10ГПа
(Считая, что поперечное сечение меча имеет вид ромба и что при заточке испаряется 100 атомных слоёв с каждой стороны клинка, определите толщину меча (1 балл))
В задаче рассматривались любые условия, задаваемые участниками для размера атома. Он должен был быть от 0,5 А до 2,5 А. Толщина – n*10 мкм.
Предположите, из какого материала можно сделать такой меч при нынешнем развитии нанотехнологии. Как его сделать? (2 балла за материал и 2 за технологию)
Первый материал, который напрашивается – это графен. Он очень похож на описание кромки плоскостного меча, то есть имеет плоскость и практически не имеет толщины. Второй – чешуйки слюды или иных слоистых гидроксидов. Правда, они существенно толще, чем один атом.
Технология изготовления:
Первый вариант – это правильный монокристалл графита, со строго параллельными слоями. При аккуратном выжигании кромки можно получить заточку до одного атома.
Второй вариант – основа меча из металла, на который наклеены чешуйки графена. Упорядочивать их возможно электрическим полем или “приглаживая” пучком низкоэнергетических ионов.
Третий – по принципу заточки иглы СТМ из вольфрама. Берётся фольга из вольфрама и электролизом перетравливается до обрыва. Толщина фольги в момент обрыва - порядка атома. Естественно, это должна быть идеально ровная фольга, что надо подчёркивать, кроме того, это должен быть аморфный или стеклообразный вольфрам.
Как транспортировать плоскостной меч? Из чего можно сделать ножны? (1 балл)
Меч не должен касаться ножен, иначе он их прорежет. Значит, должен использоваться принцип электростатического или магнитного удержания меча в центре ножен. Ножны, таким образом, превращаются в конденсатор (меч и ножны заряжены одинаково), или систему магнитов. В общем-то, возможно запирание меча захватом за плоскость клинка
Предложите принцип, на котором может работать эта защита. (3 балла)
Кромка в один атом толщиной химически очень активна. Значит, защита должна представлять собой нечто, активно химически реагирующее с материалом меча. Это может быть окислитель (например, перманганат калия, пероксиды металлов) или восстановитель (растворы щелочных металлов). Если меч металлический – то отличной защитой будет слой ртути, которая образует амальгаму и растворит клинок. Подойдёт также система заряженного конденсатора, которая при замыкании контактов на меч испаряет его.
