Âûáèðàé : Ïîêóïàé : Èñïîëüçóé
â ôîêóñå
0

Íîâûé ìàòåðèàë äëÿ òåðìèíàòîðà íå ëîìàåòñÿ

Ó÷åíûå âî âñåì ìèðå ïûòàþòñÿ ñîçäàòü æèäêèé ìåòàëë, íàïîäîáèå òîãî, èç êîòîðîãî áûë ñäåëàí ôàíòàñòè÷åñêèé ðîáîò-òåðìèíàòîð. Äàííûé ìàòåðèàë óäàëîñü ñäåëàòü â 3 ðàçà...
Ó÷åíûå âî âñåì ìèðå ïûòàþòñÿ ñîçäàòü æèäêèé ìåòàëë, íàïîäîáèå òîãî, èç êîòîðîãî áûë ñäåëàí ôàíòàñòè÷åñêèé ðîáîò-òåðìèíàòîð. Äàííûé ìàòåðèàë óäàëîñü ñäåëàòü â 3 ðàçà ïðî÷íåå è â 10 ðàç ãèá÷å ëó÷øåé ïðîìûøëåííîé ñòàëè.

Æèäêèé ìåòàëë («ìåòàëëè÷åñêîå ñòåêëî») — ýòî ñïëàâ ñ õàîòè÷íîé ìîëåêóëÿðíîé ñòðóêòóðîé.  îòëè÷èå îò îáû÷íîãî ìåòàëëà, àòîìû êîòîðîãî óïîðÿäî÷åííû ñîãëàñíî îïðåäåëåííîé êðèñòàëëè÷åñêîé ñòðóêòóðå, â ýòîì ìåòàëëå àòîìû ðàñïîëàãàþòñÿ â áåñïîðÿäêå, êàê â æèäêîñòè.  êðèñòàëëè÷åñêèõ ìåòàëëè÷åñêèõ ñïëàâàõ àòîìû óïîðÿäî÷åíû â «çåðíà», è ãðàíèöû ìåæäó íèìè äåëàþò ñïëàâû ëîìêèìè.  æèäêîì ìåòàëëå òàêèõ «çåðåí» íåò, è ïîýòîìó îí íå áóäåò ëîìàòüñÿ è äåôîðìèðîâàòüñÿ. Ïðè óäàðå îí áóäåò ðàçáðûçãèâàòüñÿ, à íå ðàçáèâàòüñÿ. Ýòîò ìàòåðèàë ìîæíî ôîðìîâàòü ñ òî÷íîñòüþ äî 10 íàíîìåòðîâ.

Ïðîáëåìà â òîì, ÷òî íàãðåòûå ñïëàâû ïðè îõëàæäåíèè êðèñòàëëèçóþòñÿ. ×òîáû ñäåëàòü æèäêèé ìåòàëë, óñòîé÷èâûé ïðè îáû÷íûõ òåìïåðàòóðàõ, êðèñòàëëèçàöèþ íåîáõîäèìî îñòàíîâèòü íà íà÷àëüíîì ýòàïå. Íàïðèìåð, áûñòðî îõëàäèòü ìàòåðèàë.  1960-å ãã. Ïîë Äþâåö (Pol Duwez) èç Êàëèôîðíèéñêîãî òåõíîëîãè÷åñêîãî èíñòèòóòà â Ïàñàäåíå íàøåë ðåøåíèå ïðîáëåìû: îí ïðîëèâàë ìåòàëë íà õîëîäíûé áûñòðî âðàùàþùèéñÿ ìåäíûé öèëèíäð, ñîçäàâàÿ ëèñòû ñâåðõçàìîðîæåííîãî àìîðôíîãî ìåòàëëà. Îäíàêî ëèñòû áûëè ñëèøêîì òîíêèìè (äî íåñêîëüêèõ íàíîìåòðîâ òîëùèíîé), ÷òîáû èìåòü óòèëèòàðíîå çíà÷åíèå. Íåäàâíî èññëåäîâàòåëÿì èç Liquidmetal óäàëîñü óëó÷øèòü ðåçóëüòàò. Êîìïàíèþ îñíîâàë áûâøèé ñòóäåíò Äþâåöà Óèëüÿì Äæîíñîí (William Johnson). Äîëãîå âðåìÿ Äæîíñîí íå âèäåë âîçìîæíîñòè äåëàòü ìåòàëëè÷åñêîå ñòåêëî òîíüøå ìèëëèìåòðà, ïîêà íå óçíàë î ðàáîòàõ ÿïîíñêîãî ó÷åíîãî Àêèõèøè Àéíîóè (Akihisha Inoue). Àéíîóè èç óíèâåðñèòåòà Òîõîêó íà îñòðîâå Õîíñþ îáíàðóæèë, ÷òî äëÿ ñíèæåíèÿ ñêîðîñòè êðèñòàëëèçàöèè íåîáõîäèìî äîáàâëÿòü áîëüøèå àòîìû, íàïðèìåð, ëàíòàíà. Îíè «ðàçáèâàþò» êðèñòàëëè÷åñêóþ ñòðóêòóðó. Ïî ìíåíèþ ÿïîíñêîãî ó÷åíîãî, òàêèì ñïîñîáîì ìîæíî ñäåëàòü àìîðôíûìè ïî÷òè âñå ìåòàëëû, åñëè ïðèìåíÿòü ëàíòàí â ïðàâèëüíîé ïðîïîðöèè. Ïðè îõëàæäåíèè îäíè ìàëåíüêèå àòîìû êëàñòåðèçóþòñÿ âîêðóã áîëüøèõ, äðóãèå — çàïîëíÿþò ïîâåðõíîñòü ìåæäó êëàñòåðàìè.

 íà÷àëå 1990-õ Äæîíñîí ñ êîëëåãîé Àòàêàíîì Ïåêåðîì (Atakan Peker) ñîçäàë ñïëàâ ïî ýòîìó ìåòîäó è îòêðûë òåõíîëîãè÷åñêóþ êîìïàíèþ Liquidmetal Technologies. Ìàòåðèàë áûë íàçâàí vitreloy. Îí ñîñòîÿë èç áîëüøèõ àòîìîâ öèðêîíèÿ, òèòàíà, ìåäè è íèêåëÿ, è ìàëåíüêèõ àòîìîâ áåðèëëèÿ. Âèòðåëîé áîëåå ãèáêèé, ÷åì ñòàëü, è ïëàâèòñÿ ïðè òåìïåðàòóðå 400°C, ïðîòèâ 1000°Ñ ñ ëèøíèì äëÿ ñòàëè. Ïåðâûì ïðîäóêòîì ðàçðàáîò÷èêîâ ñòàëà êëþøêà äëÿ ãîëüôà. Îäíàêî îíà ëîìàëàñü ïîñëå 40 óäàðîâ, ïðè÷åì ñðàçó, íå ñãèáàÿñü ïîñòåïåííî. Èññëåäîâàíèÿ ïîêàçàëè, ÷òî ëîìêîñòü áûëà âûçâàíà îáðàçîâàíèåì ðàçðûâîâ â òî÷êå óäàðà.  êðèñòàëëèçîâàííûõ ìàòåðèàëàõ ðàçðûâû ïðîèñõîäÿò âäîëü «çåðíà», à íà ãðàíèöå êðèñòàëëà îñòàíàâëèâàþòñÿ.  àìîðôíûõ ìàòåðèàëàõ òàêèõ ãðàíèö íåò. Äæîíñîí ñ êîëëåãàìè íàøåë ðåøåíèå è ýòîé ïðîáëåìû. Ñíà÷àëà îí ñìåøàë ñïëàâ ñ êðèñòàëëè÷åñêèìè ÷àñòèöàìè, êîòîðûå íå äàþò ðàçðûâàì ðàñøèðÿòüñÿ. Ýòî áûë íå èäåàëüíûé âàðèàíò, Äæîíñîí õîòåë ñîçäàòü ñïëàâ áåç êðèñòàëëîâ. Òîãäà îí íà÷àë äåéñòâîâàòü ìåòîäîì ïåðåáîðà ðàçíûõ èíãðåäèåíòîâ.  ïðîøëîì ãîäó ãðóïïà Äæîíñîíà âñå-òàêè íàøëà îïòèìàëüíîå ñî÷åòàíèå: ñòåêëîîáðàçíóþ ñìåñü ïëàòèíû, ìåäè, íèêåëÿ è ôîñôîðà, êîòîðàÿ íå ëîìàëàñü. Êîãäà ïî íåé óäàðÿþò, âîçíèêàåò ìíîæåñòâî ìàëåíüêèõ è òîíêèõ òðåùèí, êîòîðûå ïåðåïëåòàþòñÿ òàê ïëîòíî, ÷òî íå îáðàçîâûâàþò ðàçëîìà (ñì. Physical Review Letters, òîì 93, íîìåð 255506). «Âïåðâûå ìû óâèäåëè êîìáèíàöèþ òàêèõ ñâîéñòâ íå òîëüêî äëÿ „ìåòàëëè÷åñêèõ ñòåêîë“, íî äëÿ âñåõ ìåòàëëè÷åñêèõ ñïëàâîâ», — çàÿâèë îäèí èññëåäîâàòåëü èç ãðóïïû Äæîíñîíà.

Èç-çà òîãî, ÷òî ïëàòèíû â ñïëàâå ïî÷òè 60%, ýòî ñëèøêîì äîðîãîé ìàòåðèàë. Îäíàêî ìíîãî÷èñëåííûå èññëåäîâàíèÿ ïîêàçàëè, ÷òî çàìåíó íàéäóò äîâîëüíî ñêîðî.  2003 ãîäó Äæîçåô Ïóí (Jozeph Poon) è Äæåðè Øèôëåò (Gary Shiflet) èç óíèâåðñèòåòà Âèðäæèíèè â Øàðëîòòñâèëëå ïðåäñòàâèëè ïåðâîå ñòàëüíîå ñòåêëî, ñîñòîÿùåå èç óãëåðîäà, æåëåçà è íåáîëüøîãî êîëè÷åñòâà ìàðãàíöà. Ìàòåðèàë ïîëó÷èëñÿ íåíàìàãíè÷èâàþùèìñÿ è âåñüìà õðóïêèì. Äæîíñîí óæå ãîòîâèò äîêëàä î ñîçäàíèè ãèáêîãî ñïëàâà íà îñíîâå ìåäè.

Liquidmetal â íàñòîÿùåå âðåìÿ ïðîèçâîäèò «ìåòàëëè÷åñêîå ñòåêëî» íà îñíîâå ïëàòèíû äëÿ ìåäèöèíñêèõ ïðèáîðîâ, ëåçâèé ñêàëüïåëåé è ïðîôåññèîíàëüíûõ òåííèñíûõ ðàêåòîê. ßïîíñêèé ðàçðàáîò÷èê Àéíîóè èñïîëüçîâàë åãî äëÿ ñîçäàíèÿ ìèíèàòþðíîãî ìîòîðà. Êðåïîñòü «ìåòàëëè÷åñêîãî ñòåêëà» äåëàåò åãî ïåðñïåêòèâíûì äëÿ èñïîëüçîâàíèè â êîðàáëåñòðîåíèè è ñàìîëåòîñòðîåíèè, à äåïàðòàìåíò îáîðîíû ÑØÀ íàìåðåí ïðèíÿòü åãî â êà÷åñòâå íåòîêñè÷íîé àëüòåðíàòèâû îáåäíåííîìó óðàíó â ñíàðÿäàõ. Liquidmetal òàêæå ïîäïèñàëà êîíòðàêò ñ Samsung íà ïðîèçâîäñòâî ýëåìåíòîâ ìîáèëüíûõ òåëåôîíîâ, ñîîáùèë New Scientist.

Êîììåíòàðèè