Разработан новый техпроцесс быстрого изготовления деталей из металлического стекла.

Представьте себе материал, обладающий твердостью стекла, который можно изогнуть без разрушения подобно металлу. В начале 90-х годов такой материал был изобретен, онполучил название металлического стекла, который состоит из атомов металла, не выстроенных в упорядоченную кристаллическую структуру, а имеющий беспорядочную структуру, подобную структуре стекла. Существует несколько типов металлического стекла, некоторые из них прочнее, чем сталь и даже титан. Но широкому распространениюприменения такого материала препятствовали некоторые технологические ограничения процесса его производства. Теперь же, команда исследователей их Калифорнийского технологического института разработала новый технологический процесс, позволяющий формовать детали из металлического стекла столь же легко, как и из пластмассы.

В традиционном методе формования изделий из металлического стекла изначальный твердый сплав разогревается до температуры в 1000 градусов Цельсия. Естественно, чтометалл при этом плавится, превращаясь в жидкую форму, с температурой значительно превышающей температуру 500-600 градусов, являющейся температурой фазового перехода, ниже которой начинаются процессы формирования кристаллической решетки металла. Расплавленный металл выливается в специальные формы, где он быстро охлаждается ниже точки кристаллизации и вновь становится твердым, не успев сформировать кристаллическую решетку.

К сожалению, формы, в которые идет отливка расплавленного металла с температурой около 1000 градусов, быстро приходят в негодность и подлежат замене. Металлы в жидкомсостоянии в момент разлива в формы расплескиваются и охлаждаются неравномерно, успевая в некоторых местах сформировать кристаллическую решетку, что приводит к появлению структурных дефектов.

Пытаясь избежать вышеуказанных проблем, исследователи из Калифорнийского технологического института использовали процесс, известный как омический нагрев. Они запустили сквозь твердый металл электрический импульс длительностью 1 миллисекунду, имевший энергию в 1000 джоулей, в переводе на мощность это выходит 1 мегаватт энергии. Этот импульс разогрел металл до температуры в 550 градусов на время около половины миллисекунды. В этой точке металл"потерял"кристаллическую структуру, находясь в точке, выше температуры фазового перехода. Тепловая энергия была моментально отведена в окружающую среду, что вызвало быстрое охлаждение металла, который вновь приобрел твердый вид. Весь процесс занял около 40 миллисекунд времени.

Эта технология уже была запатентована и сейчас ведется ее доработка с целью начала коммерческого применения, которым будет заниматься дочерняя компания Калифорнийского технологического института Glassimetal Technology. Сообщение, описывающее данную технологию и области ее применения, было опубликовано в последнем выпуске журнала Science.

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

Использование плазмонов позволяет создавать красивые полноцветные голографические изображения.

Используя энергию крошечных волновых процессов, японские ученые разработали новый метод проецирования голографических изображений, которые не теряют форму и цвет при смене угла обзора."Обычная голограмма немного меняет свой цвет, если вы двигаете головой"-рассказал физик Сэтоши Коэта (Satoshi Kawata) из университета Осаки. -"Наша голограмма имеет естественные цвета, совершенно не меняющиеся при смене угла обзора".Плазмоны представляют собой области, квазичастицы, на поверхности металлов или полупроводников, которые формируются из облака свободных электронов.

Плазмоны колеблются с частотами, близкими к частотам света, и излучают свет определенного цвета, который видим в пределах нескольких нанометров над поверхностью металла. Но используя остроконечные отражатели, можно сфокусировать свет от плазмонов в точке, находящейся весьма далеко над поверхностью металла, где он будет виден невооруженным глазом. В работе, опубликованной в журнале Science от 8 апреля, Коэта утверждает, что им удалось, используя плазмонную поверхность, создать полноцветноевысококачественное голографическое изображение.

Исследователи использовали лазеры синего, красного и зеленого свечения для того, что бы запечатлеть образ объекта на тонком листе светочувствительного материала,называемого фоторезистом. Затем пленка фоторезиста была наложена на стеклянную подложку, а сверху нее был наложен рифленый слой серебра со слоем диоксида кремния. Толщина собранного пакета составила всего 230 нанометров.

Галогенная лампа, освещающая край пластины, возбуждает различные плазмоны в зависимости от угла падающего света. Каждый плазмон излучает свет определенной длины волны или, попросту, цвета. И этот свет, испускаемый плазмонами, формирует выше пластины слегка колеблющуюся голограмму, весьма точно воспроизводящую оригинал.

Коэта признает, что разработанное голографическое устройство не совсем готово к использованию в практических целях, создаваемое изображение является статичным иимеет небольшой, порядка двух сантиметров, размер. Но он надеется, что найдутся другие заинтересованные и предприимчивые люди, которые, используя эту технологию, создадут широкоформатные трехмерные голографические дисплеи.

Источник