ru24.pro
Новости по-русски
Август
2022

Новое вещество намертво склеивает вещи даже под водой всего за 60 секунд

www.techinsider

 

Хотя в мире и существуют клеи, которые можно наносить на подводные объекты, для их схватывания обычно требуется не менее 24 часов, что может быть непросто в хаотичной морской среде. Однако новая добавка позволяет адгезивам схватываться под водой всего за 60 секунд.

Ученые разработали смесь, которая наносится на клеевую поверхность и моментально скрепляет даже те детали, что погружены под воду в открытом водоеме

Материал, разработанный учеными из лаборатории прикладной физики Джона Хопкинса в Мэриленде, принимает форму белого порошка, который смешивается с базовой изоцианатной смолой. Этот порошок состоит из крошечных капсул полимочевины, каждая из которых содержит жидкий катализатор на основе третичного амина, вызывающий быстрое схватывание смолы, а также полиоловый сшивающий агент, обеспечивающий прочное удерживание.

Когда клей смола/микрокапсулы изначально наносится на подводную поверхность, капсулы остаются неповрежденными, поэтому ничего не происходит. Как только пользователь выровнял и разместил все на своих местах, он оказывает давление на клей — это можно сделать, просто растирая его между пальцами или прижимая части склеенных объектов. Это приводит к разрыву внешних оболочек микрокапсул, что, в свою очередь, вызывает выделение катализатора и сшивающего агента в смолу.

В результате клей схватывается всего за одну минуту. В лабораторных испытаниях он достиг прочности сцепления в 181 кг на необработанных алюминиевых поверхностях в течение 60 секунд после нажатия. Тем не менее, как сообщают ученые, склеивающий эффект усиливается до 10 раз в течение последующих 24 часов. А поскольку новая смесь позволяет склеенным предметам оставаться под водой намного дольше без риска повреждения склейки, то шанс повреждения намного ниже, чем у классических аналогов.

«Наличие активируемого давлением высокопрочного клея, который работает за считанные минуты, имеет множество потенциальных применений», — уверяет руководитель проекта Крис Хоффман. «Наш клей отлично работает как в воде, так и вне ее, поэтому вы можете использовать его для ремонта лодки или повторного прикрепления черепицы. Легкость, с которой наши микрокапсулы могут быть нанесены на уже существующий клей, является значительным дополнительным бонусом – вам не придется тратить лишнее время».

ß

Новый метод исследований позволяет изучить атмосферу других миров, не посылая к ним зонды.

Полученные результаты оказались очень близки к результатам моделирования, но имели некоторые отличия, с которыми ученые теперь разбираются

Исследователи из Университета Калфорнии в Санта-Круз взяли образцы трех метеоритов и обожгли их в печи при температуре 1200 градусов по Цельсию. Затем был проанализирован состав исходящих из камней газов.

«Эти данные пригодятся, когда мы сможем наблюдать атмосферы экзопланет с помощью новых телескопов», — заявила соавтор исследования аспирантка Мэгги Томпсон из Калифорнийского университета в Санта-Круз.

Все три метеорита представляют собой углеродистые CM-хондриты, которые состоят из материала, сформированного нашим Солнцем.

«Эти метеориты — остатки материалов, которые сформировали планеты нашей Солнечной системы, — говорит Томпсон. — Хондриты отличаются от других типов метеоритов тем, что при падении на Землю они не успевают достаточно нагреться, чтобы оплавиться, поэтому они удерживают некоторые примитивные компоненты, которые могут рассказать нам о составе Солнечной системы в период формирования планет».

Учеными были запечены метеориты Murchison, упавший в Австралии в 1969 году, Jbilet Wilselwan, найденный в Западной Сахаре в 2013 году, и Aguas Zarcas из Коста-Рики, обнаруженный в 2019 году

Печь была подключена к вакуумной системе и масс-спектрометру — инструменту, который разделяет изотопы и молекулы в соответствии с их массой, что позволяет ученым определять состав образца. Этот процесс, по сути, имитирует формирование атмосферы планеты.

«Когда строительные блоки планеты собираются вместе, материал нагревается и образуются газы. Если планета достаточно велика, то газы будут удерживаться над поверхностью в виде атмосферы», — объясняет соавтор исследования доцент Мириам Телус из Калифорнийского университета в Санта-Крус.

Исследователи обнаружили, что основным выделяемым газом является водяной пар. Кроме того было обнаружено значительное количество оксида углерода и диоксида углерода, а также немного водорода и сероводорода.

ß

Удивительно, но, кажется, размер дождевых капель одинаков, независимо от того, из чего они состоят и на какую планету они падают. Почему же?

Чем сильнее гравитация на планете, тем мельче капли, но диапазон возможных размеров все равно невелик

Независимо от того, состоят ли они из метана на спутнике Сатурна Титане или из железа на экзопланете WASP 76b, капли дождя ведут себя одинаково во всем Млечном пути. Согласно первой обобщенной физической модели инопланетного дождя, они всегда примерно одинакового размера, независимо от жидкости, из которой они состоят, или атмосферы, сквозь которую летят.

«Дождевые капли можно получить из множества веществ», — говорит планетолог Кейтлин Лофтус из Гарвардского университета, которая опубликовала новые уравнения того, что происходит с падающей каплей после ее выхода из облака. Это первое исследование, в котором рассматривается дождь из любой жидкости.

«Они опубликовали то, что можно применить к любой планете, — говорит астроном Тристан Гийо из Обсерватории Лазурного берега в Ницце (Франция). — Это действительно круто, потому что это действительно нужно для понимания природы других миров».

То, как формируются облака и осадки, важно для понимания климата другого мира. Облачный покров может нагревать или охлаждать поверхность планеты, а капли дождя переносят химические элементы.

При этом капли дождя подчиняются нескольким простым физическим законам. Падающие капли принимают одинаковую форму независимо от свойств жидкости, из которой состоят. Скорость же испарения капли определяется площадью ее поверхности. «Это механика жидкости и термодинамика, которые мы очень хорошо понимаем», — говорит Лофтус.

Она планетолог Робин Вордсворт из Гарварда изучали разные виды дождя: на ранней Земле, древнем Марсе и на газообразной экзопланете под названием K2 18b, на которой могут присутствовать облака водяного пара. Не забыли ученые и о метановом дожде на Титане, аммиачные ливни на Юпитере и железный дождь на сверхгорячей газовой экзопланете WASP 76b. «Все эти конденсируемые газы ведут себя одинаково, [потому что] они управляются схожими уравнениями», — говорит Кейтлин.

Исследователи обнаружили, что в мирах с большой силой гравитации чаще образуются капли дождя меньшего размера. Тем не менее, все рассмотренные капли дождя попадают в довольно узкий диапазон размеров — от десятых долей миллиметра до нескольких миллиметров. Лофтус и Вордсворт обнаружили, что если капли оказываются больше, то во время падения они разлетаются на более мелкие капли, которые испаряются, прежде чем упасть на поверхность планеты.

ß

Исследователи из Университета Буффало разработали новый метод 3D-печати графеновых аэрогелей, которые хорошо работают в качестве фильтров для воды. Команда говорит, что этот метод помогает сделать аэрогели графена масштабируемыми и достаточно стабильными, чтобы их можно было использовать снова и снова.

Физики объединили несколько полезных манипуляций с графеном, создав легкие и весьма эффективные фильтры для очистки воды

Графен уже проходил этот путь — его напечатали на 3D-принтере, превратили в аэрогели и использовали в качестве фильтра для воды. Но команда говорит, что в их случае это первый раз, когда все три модификации проходят одновременно.

Для этого исследователи создали новый тип графеновых чернил для 3D-принтера. Они добавили два полимера- полидофамин и бычий сывороточный альбумин, — чтобы придать ему нужную консистенцию, а затем распечатали его на сетке в форме шестиугольника. После эту структуру высушили вымораживанием в аэрогель.

Затем команда проверила, насколько хорошо получившийся фильтр может удалять из воды различные загрязнения. Лучше всего он работал с такими органическими растворителями, как гексан, гептан и толуол, удаляя 100% загрязняющих веществ за 10 циклов. Он также отсеивал тяжелые металлы, такие как свинец и хром, и органические красители, такие как анионный синий Эванса и катионный метиленовый синий. Однако в последнем случае эффективность снизилась на 20% уже после третьего курса.

Нанолисты графена в прошлом показывали многообещающие результаты в области фильтрации воды, но их труднее производить в больших масштабах. Команда говорит, что создание графеновых аэрогелей с помощью этой новой техники упрощает их масштабирование. Они также многоразовые и, по-видимому, не оставляют следов в воде, выходящей с другой стороны фильтра.

«Цель состоит в том, чтобы безопасно удалить загрязняющие вещества из воды без выделения каких-либо проблемных химических остатков», — говорит Нирупам Айч, соавтор исследования. «Созданные нами аэрогели сохраняют свою структуру при попадании в системы очистки воды, и их можно применять в самых разных системах такого типа».

ß

С пластиком намного легче работать, чем со стеклом, и это одна из причин, по которой его используют гораздо чаще. Однако все может измениться благодаря новому процессу, позволяющему литье стекла под давлением — точно так же, как сейчас льют пластик.

Благодаря новой методике из стекла можно получать сложные и невероятно красивые изделия быстро и в промышленных масштабах

Технология была разработана командой Фрайбургского университета Германии во главе с доктором. Бастиан Э. Рапп и Фредерик Коц. На рынок она вышла под общим названием Glassomer.

Процесс начинается с небольших полимерных гранул, в каждой из которых диспергированы крошечные частицы кварцевого стекла. Эти гранулы заливаются в стандартную машину для литья под давлением, которая плавит их, а затем впрыскивает расплавленный полимер в форму. Как только полимер остынет и затвердеет, изделие выталкивается из формы. На этот момент оно все еще будет выглядеть так, как будто сделано из обычного пластика.

Однако после промывания водой и помещения в печь с температурой 600 ºC весь полимер вымывается или сгорает — остаются только связанные частицы стекла. После нагрева изделия до 1300 ºC эти частицы сливаются вместе в процессе, известном как спекание, образуя готовый продукт из чистого кварцевого стекла.

«Частицы в основном плавно перетекают друг в друга», — рассказал Коц. «Однако стекло на самом деле остается в форме и просто сжимается примерно на 15% в каждом направлении».

Эта технология не только потенциально позволяет быстро изготавливать сложные детали из стекла в больших количествах, но также не требует температуры в 2000 ºC, необходимой для плавления обычного стекла, что существенно упрощает работу. И в качестве дополнительного бонуса полимерное связующее, которое вымывается из предметов, можно использовать повторно.

«На протяжении десятилетий стекло часто отодвигалось на второй плане, когда речь заходила о материалах в производственных процессах, потому что его формирование слишком сложно, энергоемко и не подходит для создания структур с высокой детализацией», — пояснил Рапп. «С другой стороны, полимеры позволяют все это, но их физические, оптические, химические и термические свойства уступают стеклу. В результате мы нашли решение, совместив обработку полимеров и стекла. Наш процесс позволяет быстро и недорого эффективно заменять стеклом как изделия массового производства, так и сложные полимерные конструкции и компоненты».

ß

Испанские конкистадоры, которые впервые обнаружили платину в Южной Америке, отнеслись к этому металлу довольно пренебрежительно и ещё долгое время оценивали его вдвое ниже, чем серебро. С тех пор, однако, всё кардинально изменилось. Почему?

Когда-то платину считали дьявольским металлом и ценили меньше серебра, но с тех пор всё изменилось

Платина — блестящий благородный металл серебристого цвета, химический элемент с атомным номером 78. В Старом Свете платина не была известна до середины XVI века, однако цивилизации Анд добывали и использовали её ещё с незапамятных времён. Первыми европейцами, в руки к которым попала платина в середине XVI века, были конкистадоры. В 1735 году испанский король издаёт указ, повелевающий платину в Испанию не ввозить: при разработке в Колумбии предписывалось тщательно отделять её от золота и топить в реке Рио-дель-Пинто.

Ту платину, которая уже была привезена в Испанию, король велел утопить в море. Это распоряжение было отменено через 40 лет и в 1820 году в Европу было доставлено от трёх до семи тонн платины. С ней познакомились алхимики, до сих пор считавшие самым тяжёлым металлом золото, и посчитали её не только непригодным к применению металлом, но и вообще окрестили порождением дьявола. Платина нашла применение позже — во Франции, когда из неё был изготовлен эталон метра, а позже и эталон килограмма.

В России ещё в 1819 году в добытом на Урале золоте был обнаружен «сибирский металл», который сначала называли белым золотом. Платина встречалась на Верх-Исетских, а затем и на Невьянских и Билимбаевских приисках. Богатые россыпи платины были открыты во второй половине 1824 года, а на следующий год в России началась её добыча. В 1826 году русские учёные Любарский и Соболевский изобрели метод выработки ковкой платины с помощью прессования и последующей выдержки в раскалённом состоянии.

Ограниченным тиражом в первой половине XIX века монетный двор выпускал монеты из платины достоинством 3, 6 и 12 рублей, представляющие большую нумизматическую редкость. Сегодня платина ценится дороже золота благодаря тем самым качествам, которые считались недостатками ранее: тугоплавкость (температура плавления платины составляет 1768 градусов по Цельсию) и химическая стойкость.