Рисунок 1. Эйфелева башня - пример прочной высокопористой конструкции, чья относительная плотность соответствует плотности аэрогелей
Рисунок 2. а-с) Основные стадии получения упорядоченной пористой структуры. d-e) В процессе получения можно контролировать структуру на трех уровнях - упаковку трубчатого каркаса, размер трубок, а также их толщину
Рисунок 3. Полученная никелевая структура до деформации (а), в процессе 15% сжатия (b), 50% сжатия (с) и после него (d). Узел трубчатого каркаса до деформации (e,g), в процессе деформации (f) и после 6 циклов нагрузки/разгрузки при 50% деформации
Сверхлегкие пористые материалы находят все большее применение в качестве термоизоляторов, материалов электродов батарей и каркасов катализаторов. Однако львиная доля существующих материалов обладает хаотической структурой пор, что существенно снижает прочностные характеристики, а также электро- и теплопроводность по сравнению с объемными кристаллическими материалами. В свою очередь, получение упорядоченной системы пор в материалах с крайне низкой плотностью (менее 10 мг/см3) остается весьма трудной задачей.
Коллектив американских исследователей предложил весьма красивый и относительно доступный метод получения упорядоченных пористых материалов. Для начала исследователи изготавливали полимерный каркас с заданной структурой (которую можно варьировать соответствующим подбором маски и угла падения коллимированного УФ-пучка, проходящего через жидкий мономер, полимеризующийся при прохождении УФ-излучения), на который методом химического восстановления наносился слой никеля (с добавлением фосфора) необходимой толщины с последующим травлением полимерного каркаса щелочью. По словам авторов статьи вместо никеля может быть нанесен любой другой необходимый для решения конкретной задачи металл.
Как и ожидалось, полученный материал оказался очень легким (плотность от 0,9 мг/см3), полностью восстанавливающим свою форму после 50% деформации и обладающий квадратичной зависимостью E(ρ), типичной для более тяжелых аэрогелей (в противоположность кубической зависимости для материалов с неупорядоченной структурой и сравнимой плотностью).
Даже не верится. Ведь плотность воздуха при атмосферном давлении и комнатной температуре — 1,2 мг/см3.
Похоже на нанопену http://ru.wi...a.org/wiki/Углеродная_нанопена
Это не материал плотностью 0.9 мг/см3, это структура, конструкция с указанной объемной плотностью. Как, например, "дирижабль" или "аэростат", у которых плотность меньше плотности воздуха, в связи с чем они и летают . Материал здесь никель с известной плотностью порядка 8 г/см3.
А то в СМИ уже пишут - создан материал с плотностью легче воздуха...
Материал здесь никель с известной плотностью порядка 8 г/см3.- Ni-P, и плотность, соответственно ниже. А что же касается термической устойчивости Ni-P- трубок ... вряд ли она высокая
Это не Ni-P.
Это никель, с примесью фосфора. Стехиометрии никакой. Получается при химическом восстановлении никеля гипофосфитом. Плотность у него почитай что та же что и никеля. Термостойкость приличная, не хуже чем у никеля. Более хрупкий.
Кстати, на рисунке подпись electroless plating. Это ошибка или я чего-то не понимаю?
...electroless plating. Это ошибка или я чего-то не понимаю?
Electroless plating. И не ошибка. И Вы все правильно понимаете. (Просто термин такой несколько необычный что ли, но вполне разумный)
Это металлизация без (-less) электродов/тока, то есть просто химическим восстановлением гипофосфитом, как Вы и пишете.
Ну, в статье написано, что в исследованном Ni-P содержится 7 вес. % Р (~ 12,5 ат. %) ("Energy-dispersive x-ray spectroscopy confirmed that the film composition is 7% phosphorous and 93% nickel by weight"), это пересыщенный твердый раствор Р в никеле, но без выделений Ni3P ("Because the films were not annealed after deposition, they remained as a supersaturated
solid solution of phosphorous in a crystalline face-centered cubic nickel lattice with no Ni3P precipitates present") Стехиометрии никакой.- действительно так. Вообще-то, в заголовках статей (и по тексту статьи) принято писать "исследование Fe-Ni-P - сплавов", например, не указывая точный состав (соотношение компонентов) ,но в разделе "Экспериментальная часть"/методика обязательно указывается способ получения и состав сплава
Сразу вспомнился Александр Беляев "Ковер-самолет" последний из серии рассказов и повестей "Профессор Вагнер", 1936год.
Там предлагалось исползовать пену наполненую водородом (как решил вопросы его эмиссии, вообще блокировать газообмен да и просто химическую активность фантаст умолчал,видимо предполагалась нанотехнология):
"Это тело, состоящее из множества ячеек-пузырьков. Сплав магния и бериллия. Размер ячеек меньше одного миллиметра, а толщина стенок — одна десятитысячная миллиметра. Пустоты ячеек заполнены водородом. При толщине стенок — тонких пленок — в одну тысячную миллиметра уже получается невесомый материал, а при толщине в одну десятитысячную, как у нас, металл становится летающим."
Насчёт откачки воздуха я бы не стал так сильно иронизировать, тут вопрос скорее в обеспечении необходимой механической прочности. К примеру плёнки, серийно производящиеся, которые у меня дома лежат как и сделанные с применением их вакуумные теплоизоляторы могут жить несколько лет а с геттерами и пр. - до сотни лет должны протянуть. Водород единственный который более-менее легко проникает через оный барьер скорее всего будет ассимилироваться самой пористой структурой. Вес наиболее лёгкой плёнки что имею 65г/м2.
Значительно более плотные аэрогели используются в серийной продукции, конкретно в вакуумных изоляционных панелях (ВИП) в т.ч. изделиях в США. Экспорт, во всяком случае с определёнными аэрогелями, запрещён. Вес много меньше чем у базальтовой ваты+воздух. Кстати по всей видимости проблема с обеспечением минимальной плотности присоблюдении размеров была одной из причин задержки выхода дримлайнера Боинга.
Использование многолучевой 3D литографии с УФ лазером была подтемой моей так и не завершённой кандидатской в Политехе. Правда я не для конструкционных материалов собирался использовать и сама структура должна быть иной, а динамически создаваемая для организации активного тела в лазерах и в телах для создания детекторов излучений и некоторых других применений. ПОрядок ячеек предполагался примерно 100-160нм в зависимости от ориентации пучков. Самое сложное тут было согласование волновых фронтов на достаточно большой площади. В США двулучевой метод был использован для создания решётки примерно несколько тысяч линий на мм большой порядка 400х300мм площади для
космического телескопа (только ли его? светосила в случае собирающейдолжна была быть весьма высокой, м.б. использовали для сканирующего спектрометра высокого разрешения для работ по Земле). Размер наиболее тонких полученых линий примерно 12нм.
В статье про прочность полученной структуры ни слова. Есть лишь сравнение с эйфелевой башней 300м высоты.
При росте прочности исходного материала в несколько раз (например усы, тем более какой-нибудь скомканный графен) материал под нагрузкой будет сжиматься но в целом сохранять объём.
Что очень важно так это то что данный материал будет терпеть довольно большие температуры, как минимум сотни градусов и посему весьма интересен для сендвича несущей обшивки высокоскоростных ЛА. Либо в виде переплетающихся трубок макроразмера, скажем 20-50мм диаметром могут несущую конструкцию (плотность скорее всего повыше потребуется разв десять, что всё равно очень мало) сделать а поверх неё из такого сендвича.
Даже из металла за счёт переизлучения внутри и многократного отражения фононов на узлах решётки такая конструкция при гораздо более мелких ячейках, порядка 5-10мкм, будет иметь весьма небольшую теплопроводность. Либо можно в наносимый материал специально дефекты вносить при толщинах в первые десятки нм.
Посмотрел добавленное в статью видео.
Металлический поролон с открытыми порами?
Отличный материал для катализаторов и как носитель катализаторов при высоких температурах.
Смутило что восстаналивается, т.е. металл имеет довольно приличный модуль упругости. Интересно сколько раз и какого по кратности (в разы) сжатия н выдержит? Интересный материал можно получить например в вязкой жидкости/газе - он и пружинить будет и демпфировать колебания. Если парить в вакууме не станет то на него здорово можно подвешивать различную аппаратуру боящуюся колебаний от вакуумного насоса.
Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь
Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2022
Коллектив авторов Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2022 содержат следующую информацию:
• Подготовка бакалавров на факультете наук о материалах МГУ
• Состав Государственной Экзаменационной Комиссии
• Расписание защит выпускных квалификационных работ бакалавров
• Аннотации квалификационных работ бакалавров
В эпоху коронавируса и борьбы с ним в существенной степени меняется парадигма выполнения творческих работ и ведения бизнеса, в той или иной мере касаясь привлечения новых типов дистанционного взаимодействия, использования виртуальной реальности и элементов искусственного интеллекта, продвинутого сетевого маркетинга, использования современных информационных технологий и инновационных подходов. В этих условиях важным является, насколько само общество готово к использованию этих новых технологий и как оно их воспринимает. Данной проблеме и посвящен этот небольшой опрос, мы будет рады, если Вы уделите ему пару минут и ответите на наши вопросы.
Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.
Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся
в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.
. Материал здесь никель с известной плотностью порядка 8 г/см3.
.