Ученые теоретически подтвердили возможность создания"звукового полупроводника".

Вообразите себе звукоизолированную комнату, внутри которой играет музыкальная группа. Люди, находящиеся вокруг этой комнаты не слышат не единого звука, доносящегося изнутри, а музыканты, закончив играть, могут четко и ясно услышать все то, что происходит снаружи. Эта идея, одностороннего звукового зеркала, звукового полупроводникового материала, кажется чем-то фантастическим, но двое итальянских ученых недавно сделали теоретическое обоснование создания такого материала. Так что, такиетехнологии вскоре могут стать действительностью.

"Нелинейности свойств различных материалов делают наш мир настолько богатым на разные вещи, каким он является в действительности"-рассказывает Джулио Казати (Giulio Casati), профессор физики и директор Центра нелинейных и сложных систем в университете Insubria. -"Эти свойства дают нам в руки огромные возможности".Казати и Стефано Лепри, исследователь из Института сложных систем в Национальном исследовательском центре во Флоренции (Institute for Complex Systems at the National Research Council in Florence) разработали новый акустический механизм. Работа в этом направлении явилось следствием работы надтепловым диодом, тепловым полупроводником,материалом, способным пропускать тепло лишь в одном направлении. Технология, над которой они работают сейчас, представляет собой материал или устройство, которое демонстрирует полупроводниковые свойства для звуковых волн.

Теоретически, полупроводниковая система, основанная на использовании нелинейных свойств материалов, будет работать эффективней, чем отражающая система, зеркало.Обычные зеркала для отражения используют границу перехода светлой и темной стороны, которая никогда не бывает идеальной и все равно пропускает немного света или звука. Нелинейный акустический материал будет беспрепятственно пропускать звук только в одну сторону, полностью блокируя звук, приходящий с обратной стороны.

С помощью математических выкладок ученые-физики продемонстрировали потенциал нового акустического метаматериала, который может быть создан со дня на день."Физика позволяет получить эти звуковые диоды"-сказал Казати. -"Это открытие имеет весьма важное значение, хотя бы из-за того, что этим еще ранее никто не занимался".Результаты этих исследований были опубликованы в издательстве Physical Review Letters.

Стефано Лепри, со своей стороны считает, что в случае практической реализации их изобретения у него будет обширный ряд всевозможных применений, одним из которых является создание высокоэффективной звукоизоляции и шумопоглащающих материалов.

Источник

Новый материал на основе графена тонок как бумага и в десять раз более прочен чем сталь.

Исследователи из Технологического университета Сиднея создали новый материал, который легче, менене плотен и в десять раз более прочен чем сталь. Создание этого материала является исследованием, результаты которого хороши только на бумаге, этот материал является сам подобием бумаги, а его использование обещает большие перспективы в области материаловедения, автомобиле- и авиастроения, в области электронной промышленности.

Эта графеновая"бумага"изготовлена из углерода, подвергнувшегося сложной химической обработке. Благодаря этой обработке атомы углерода сформировали монослойные шестиугольные структуры, известные как графен. Графеновая пленка сама по себе обладает достаточной механической прочностью, поэтому материал, толщиной с бумажный лист, состоящий из множества слоев графена удивительно прочен, несмотря на то, что он остается достаточно гибким.

По сравнению со сталью, готовая графеновая бумага имеет в пять-шесть раз меньшую плотность, ее относительный вес в шесть раз меньше веса стали. Но, несмотря на это, ее прочность превышает прочность стали в 10 раз, а способность без потерь выдерживать изгиб превышает в 13 раз аналогичную характеристику стали. Поскольку в основе материала лежит графен, помимо указанных выше, материал обладает еще целым рядом интересных электрических, тепловых и механических свойств.

Процесс изготовления такой графеновой бумаги, несмотря на достаточную сложность, не является чрезвычайно дорогим. Поэтому новый материал может сыграть немаловажную роль в развитии авиационной и автомобильной промышленности, там, где производители уже вовсю используют соединения углерода и углеродные волокна для уменьшения веса транспортных средств для увеличения их эффективности и дополнительной экономии топлива.

Источник

Самовосстанавливающиеся полимеры"заживляются"под воздействием ультрафиолетового света.

Самовосстанавливающиеся и"самозаживляющиеся"материалы - технология будущего, но уже не такого уж и далекого будущего. К примеру, НАСА планирует покрывать поверхность самолетов самовосстанавливающимся покрытием в течение следующих 20 лет, такие вещи, как гибкий самовосстанавливающийся бетон, уже были продемонстрированы, правда пока только в лаборатории. Теперь же, исследователи из университета Case Western Reserve University и Швейцарии продемонстрировали самовосстанавливающийся полимерный материал, который может восстановиться за минуту нахождения под ультрафиолетовым светом.

Ключом новой технологии являются короткие полимерные цепочки, которые, взаимодействуя с другими молекулами, могут объединяться в длинные полимерные цепи. Эти полимеры, называемые надмолекулярными метало-полимерами, используют в качестве связующего звена ионы металла. Эти ионы связывают короткие молекулы в очень длинные запутанные полимерные цепи, состоящие из тысяч коротких цепочек, выступая в роли"молекулярного клея".

В нормальном состоянии новый полимерный материал по характеристикам и свойствам не отличается от обычных полимеров. Но под интенсивным ультрафиолетовым светом связи, образованные ионами металла, распадаются, оставляя множество коротких полимерных цепочек. Это позволяет материалу течь подобно жидкости и заполнять собой трещины, царапины или другие повреждения. Стоит только убрать источник ультрафиолетового света, как ионы металлов снова начинают работать в качестве клея, связывая короткие цепочки в боде длинны, что приводит к застыванию материала в целом.

Проведенные испытания показали, что исследователи могли многократно оцарапать поверхность, покрытую самовосстанавливающимся полимерным материалом в одном и томже месте, в присутствии ультрафиолетового света поверхность неоднократно"заживала",не оставляя от царапин ни малейших следов.

Источник

Новый пенометаллический материал для изготовления кузовов транспорта и корпусов судов.

Уменьшение веса грузовых судов и транспортных средств является одним из ключевых моментов в деле уменьшения выбросов углерода в окружающую среду. И, у исследователей из лаборатории института Фраунгофера в Германии, возможно, есть решение этой проблемы - корпуса судов и кузова транспортных средств должны изготавливаться из легкого и прочного материала на основе алюминиевой пены.

Сырьем для производства пенометаллического материала является порошок, состоящий из смеси гидратов алюминия и титана, когда он подвергается воздействию высокой температуры, он превращается в металл, вздувающийся, подобно тому, как поднимается тесто на дрожжах. Слой порошка равномерно распределяется между двумя тонкими металлическими листами и нагревается до температуры 650 градусов Цельсия. При такой температуре порошок превращается в металлическую пену, которая заполняет весь объеммежду металлическими листами и связывается с ними диффузионным способом, превращая этот"бутерброд"в единое целое.

Результатом такого процесса является легкий и прочный материал, который обладает достаточной гибкостью. Используя механические свойства этого материала можно изготавливать легкие корпуса морских судов. Обычные морские суда, корпуса которых изготовлены из обычного листового металла, весят приблизительно от 850 до 1000 тонн и могут перевозить до 3000 тысяч тонн груза. А использование новых легковесных материалов позволит уменьшить вес собственно судна на 30 - 50 процентов, оставив неизменнойего грузоподъемность. А это, в свою очередь позволит уменьшить количество расходуемого судном топлива и снизить выброс CO2 в атмосферу на количество, эквивалентноевыбросам 55 - 60 грузовых автомобилей.

Используя преимущества нового конструкционного пенометаллического материала и других композитных материалов, немецкие исследователи уже разработали проект сверхлегкого грузового судна, приводимого в действие сжиженным природным газом. Из-за всех экологических"авансов"и технологий, использованных в проекте, это судно получило соответствующее название -"Bioship 1".Существует высокая вероятность того, что после рассмотрения этого проекта одно из комиссий Европейского союза и положительного решения этой комиссии, начнется строительство первого судна класса"Bioship 1".

Источник