Промышленная резка бетона: rezkabetona.su
На главную  История 

Нанотехника

Один из способов получения новейших материалов — химический синтез. Процесс этот и длинный, и дорогой, причём из всех издержек только треть приходится на сам синтез, а остальное уходит на разделение компонентов, их очистку и подготовку к обработке. В то же время в живом организме протекают тыщи сложнейших реакций, которые не требуют ни больших температур, ни больших давлений, ни даже особых издержек энергии. Происходит так поэтому, что в био клетке ходом реакций управляют тончайшие плёнки со сложной структурой — мембраны (от лат. membrana — «кожица»). Они строго избирательно пропускают молекулы одних веществ и задерживают молекулы остальных, сортируя их по размеру, по величине электрического заряда, его знаку и по иным признакам. Изучение био мембран натолкнуло учёных на мысль создать схожую промышленную «технологию». И сегодня разработка искусственных мембран для химической индустрии стала одним из важных направлений нанотехники. Делают такие мембраны разными методами. Из длинноватых полимерных волокон, к примеру, получают нечто вроде войлока, сквозь который фильтруют растворённые вещества. В сплошной полимерной плёнке пробивают отверстия потоком ионов, разогнанных в ускорителе заряженных частиц. Регулировать размеры дырок в таком «решете» довольно просто: чем тяжелее ионы, тем отверстия будут больше. Если через схожую мембрану прокачать природный газ, он разделится на дорогостоящий гелий и дешёвый метан. Можно очищать воздух и воду не только от пыли и вредных примесей, но даже от болезнетворных микробов; можно также очищать химическое сырьё и отделять продукты химических реакций.

 

НАНОТЕХНИКА — Разработка Реального И Грядущего Первобытный человек мастерил орудия труда и охоты, строил жилища, шил одежду из материалов, уже сделанных природой. Шло время, каменный век сменялся бронзовым, позже железным... Равномерно люди научились изготавливать новейшие материалы — плавить сплав, обжигать керамику, обрабатывать шерсть и растительные волокна, ткать полотно. Познавая свойства веществ, они стремились их применять и даже управлять ими: тысячелетия назад — путём грубой обработки, а сейчас — на уровне молекул и кристаллов. Эти структуры имеют размеры порядка миллиардной доли метра (10" м) — величины, которая называется нанометр (от греч. «на'нос» — «карлик» и «ме'трон» — «мера»); обозначается так: нм. Оказалось, что на молекулярном и кристаллическом уровнях может быть принципиально поменять свойства вещества. Ветвь техники, в которой употребляют подобные структуры, получила название «нанотехники». НОВЫЙ КЛАСС МАТЕРИАЛОВ — НАНОКРИСТАЛЛЫ Подавляющее большинство материалов, с которыми раз в день приходится сталкиваться, имеют кристаллическое строение. Сплавы, керамика, строительный камень состоят из кристаллических зерен, сцепленных меж собой. И от того, насколько велика сила сцепления, зависит крепкость материала. Совсем важную роль здесь играют размеры кристаллов: крупнозернистый материал непрочен, просто разрушается по границам кристаллов; мелкозернистая структура прочнее — маленькие кристаллы плотнее прилегают друг к другу и сцепляются с большей силой. Одними из первых много веков назад это поняли кузнецы. Естественно, тогда они ничего не знали о структуре сплава, однако заметили, что изделие становится более крепким, если его обработать молотом. Сейчас точно известно, что ковка меняет структуру материала: большие кристаллы разрушаются, а маленькие укладываются плотнее. Попробуйте летом на пляже из влажного песка выстроить замок либо просто куличик. Он получится достаточно прочным и высочайшим. А если строить из гальки, даже мелкой, «постройка» сразу же рассыплется. Обыденный металл состоит из кристаллов размером от 10 до 100 микрометров. Но сначала восьмидесятых гг. XX в. физики научились получать вещества, состоящие из кристалликов нанометровых размеров — в тыщи раз более мелких. Из их создают композиты (от лат. compositio — «составление, «соединение») — смеси керамики с металлом, также смеси нескольких металлов либо нескольких видов керамики. Композиты могут состоять лишь из нанокристаллов, иногда нанокристаллы вплавлены в стекловидную массу либо смешиваются с «обычными» кристаллами. Характеристики получившихся веществ так интересны и необычны, что их считают совершенно новым классом материалов. Хрупкая керамика становится упругой и пластичной, сплав приобретает способность растягиваться в два с лишним раза не разрушаясь либо становится раз в 10 прочнее, чем имеющий «нормальную» структуру. Электрическое сопротивление помещённых в магнитное поле многослойных композитов возрастает практически в два раза. А добавка нанокристаллов чистого железа в соединение, содержащее окись железа, способна поменять электрическое сопротивление в сто трлн. (10 ) раз! Кроме того, нанокристаллические композиты разрешают получать материалы с данными физическими качествами, которые ещё предстоит исследовать.



Гальванотехника. Палеолит. ашельская эра. Техника космических исследований. Техника для исследования атмосферы.

На главную  История 





0.0159
 
Яндекс.Метрика