html текст
All interests
  • All interests
  • Design
  • Food
  • Gadgets
  • Humor
  • News
  • Photo
  • Travel
  • Video
Click to see the next recommended page
Like it
Don't like
Add to Favorites

Левитирующее стекло: раскалённые капли высвечивают будущее

К этому шару с самого его «рождения» не прикасались никакие инструменты, если не считать лучей лазера (фото с сайта msfc.nasa.gov).

NASA разрабатывает новые материалы для электроники, медицинской техники и других важных технических сфер. Для получения уникальных образцов нужно, чтобы к ним в процессе создания не прикасались не только руки человека, но вообще какие-либо инструменты. У NASA есть установка, которая позволяет это проделать.

Представьте, что вы сильно нагреваете некие исходные вещества, а потом охлаждаете смесь, чтобы создать новый материал.

Из чего бы вы ни сделали ёмкость для расплава, она так или иначе вступит в химическое или физическое взаимодействие с вашим веществом и неизбежно загрязнит его.

Это означает, что вы не сможете с высокой точностью определить свойства нового материала.

Другое, не менее важное следствие состоит в том, что ваш образец будет иметь характеристики отличные от тех, что вы планировали, сочиняя оригинальный «рецепт».

Можно ли провести все стадии эксперимента, ничем не прикасаясь к образцу? На ум сразу приходит невесомость и космическая станция, но есть более простой выход.

С 1997 года в космическом центре Маршалла (Marshall Space Flight Center) работает удивительный аппарат — «Электростатический левитатор».

До сих пор он регулярно приносит эффективные и, можно сказать, эффектные научные результаты.

Сердце левитатора — набор специальных электродов (фото с сайта science.nasa.gov).

Сердце прибора — вакуумная камера с шестью электродами. Шарики исходной смеси подвешиваются в центре камеры в мощном электростатическом поле.

Для восполнения электрического заряда образца (который теряет электроны при сильном нагреве) служит специальная дейтериевая дуговая лампа.

Пересекающиеся под прямым углом лазеры используются для контроля положения образца в пространстве. Компьютеры регулируют заряд на электродах, чтобы удерживать шарик точно в центре камеры.

И, опять-таки, мощный лазер нагревает его до расплавленного состояния. Также дистанционно учёные изучают свойства получаемых сплавов как в жидком, так и в застывшем состоянии.

Вакуумная камера левитатора (фото с сайта science.nasa.gov).

Лишь когда все эксперименты проведены, остывшую каплю можно с чистой совестью взять в руки.

Главное назначение прибора — создание необычных сортов стекла, металлических сплавов, керамики и анализ их свойств.

Сейчас с центром Маршалла сотрудничает маленькая частная фирма Containerless Research, Inc (CRI). Именно благодаря левитатору она изобрела REAl-стекло.

REAl — это аббревиатура, означающая «редкоземельный алюминиевый оксид» (Rare Earth and Aluminum oxides). Состоят эти стёкла из смеси нескольких редкоземельных оксидов, оксида алюминия и небольшой примеси диоксида кремния.

Этому материалу уже подбирают сферы применения. Например, в медицине.

«Большинство хирургических лазеров используют дорогие кристаллы, такие как сапфиры, — объясняет доктор Ричард Вебер (Richard Weber), один из руководителей CRI. — И эти кристаллы не только дороги, но и сильно ограничивают доступный диапазон длин волн и энергии. REAl-стекло потенциально даст хирургам больший выбор.

Расплавленная капля стекла висит в центре камеры (фото с сайта science.nasa.gov).

Новые лазеры позволят куда гибче подстраивать излучение, исходя из того, что лучше всего подходит для определённого типа хирургии».

Работа Вебера финансируется NASA. И не спроста — новые стеклянные и керамические материалы могут оказаться незаменимыми при создании космических кораблей будущего. А также — новых научных инструментов.

Вообще, разнообразные материалы, полученные благодаря левитатору, со временем могут заметно улучшить технику в самых различных областях.

Скажем, появятся новые оптические системы связи для Интернета или лазеры для выкройки металлических деталей автомобилей.

А это — титаново-циркониево-никелевая капля всё ещё жидкого, но при этом уже холодного металла. Переохлаждённая жидкость готова вот-вот затвердеть (фото с сайта msfc.nasa.gov).

По словам Вебера, после того, как свойства нового материала и процесс его получения детально изучены, можно рассчитать, как произвести такой же материал традиционным способом — в формах для отливок.

Это как раз и открывает новым стёклышкам путь на конвейер.

Кстати, среди исследуемых на левитаторе материалов есть такой необычный их класс, как металлическое стекло.

Это металл или сплав металлов, который при комнатной температуре и в твёрдом состоянии существует в аморфной агрегатной форме (как стекло), а не в виде кристаллической решётки, которую традиционно считают едва ли не самым главным признаком металлов.

Секрет его получения в том, что сверхчистый образец охлаждается, плавая в вакууме, не касаясь стенок.

А раз нет центров кристаллизации и внешних механических возмущений, капля металла остаётся жидкостью, даже при температуре много ниже точки плавления.

Затем в какой-то момент она вдруг резко затвердевает (за доли секунды), испуская при этом вспышку света. И получается металлическое стекло.

Образцы REAl-стекла (фото с сайта msfc.nasa.gov).

Такие материалы обладают иными магнитными свойствами, а также — намного более прочны и твёрже, чем те же самые вещества в традиционном кристаллическом виде.

Металлические стёкла уже нашли применение в производстве ряда изделий (например, элитного спортинвентаря, вроде теннисных ракеток), но потенциал необычного материала далеко не исчерпан.

Не менее любопытно и биологически активное стекло, которое будучи введённым в организм, в конечном счёте распадается, когда его работа проделана. Микроскопические количества такого стекла, говорят в NASA, могут использоваться для обработки раковой опухоли.

Разумеется, самые интересные образцы стёкол можно создать в условиях микрогравитации — в космосе. Такие опыты (на борту шаттлов) уже проводились.

Теперь Вебер планирует продолжить своё исследование, используя наземный левитатор для создания необычных сплавов и далее очищая полученный на Земле материал уже на Международной Космической Станции.

Авторы работы: Джейн Роджерс (Jan Rogers), слева, Ларри Саваж (Larry Savage), на переднем плане — учёные центра Маршалла NASA; а также Ричард Вебер (Richard Weber), справа внизу, и Эприл Хиксон (April Hixson), на заднем плане — исследователи из Containerless Research Inc. (фото с сайта msfc.nasa.gov).

Кстати, на Луне и в других местах в космосе много исходных компонентов для выработки стекла. А значит, для развития будущих колоний на других планетах очень важно понять — как именно создавать самые необычные его разновидности.

Электростатический левитатор как раз помогает американским учёным в этом исследовании.

Тем более, что если в первом левитаторе шарики расплава не могли быть больше трёх миллиметров (не хватало мощности поддерживающих полей), то со временем учёные построили более крупные установки

В том числе, позволяющие выпускать ограниченные партии новых материалов в виде, скажем, цилиндров диаметром сантиметр и длиной сантиметров шесть. А это уже шаг к промышленному производству «космического», левитирующего стекла на Земле.

Читать дальше
Twitter
Одноклассники
Мой Мир

материал с membrana.ru

2

      Add

      You can create thematic collections and keep, for instance, all recipes in one place so you will never lose them.

      No images found
      Previous Next 0 / 0
      500
      • Advertisement
      • Animals
      • Architecture
      • Art
      • Auto
      • Aviation
      • Books
      • Cartoons
      • Celebrities
      • Children
      • Culture
      • Design
      • Economics
      • Education
      • Entertainment
      • Fashion
      • Fitness
      • Food
      • Gadgets
      • Games
      • Health
      • History
      • Hobby
      • Humor
      • Interior
      • Moto
      • Movies
      • Music
      • Nature
      • News
      • Photo
      • Pictures
      • Politics
      • Psychology
      • Science
      • Society
      • Sport
      • Technology
      • Travel
      • Video
      • Weapons
      • Web
      • Work
        Submit
        Valid formats are JPG, PNG, GIF.
        Not more than 5 Мb, please.
        30
        surfingbird.ru/site/
        RSS format guidelines
        500
        • Advertisement
        • Animals
        • Architecture
        • Art
        • Auto
        • Aviation
        • Books
        • Cartoons
        • Celebrities
        • Children
        • Culture
        • Design
        • Economics
        • Education
        • Entertainment
        • Fashion
        • Fitness
        • Food
        • Gadgets
        • Games
        • Health
        • History
        • Hobby
        • Humor
        • Interior
        • Moto
        • Movies
        • Music
        • Nature
        • News
        • Photo
        • Pictures
        • Politics
        • Psychology
        • Science
        • Society
        • Sport
        • Technology
        • Travel
        • Video
        • Weapons
        • Web
        • Work

          Submit

          Thank you! Wait for moderation.

          Тебе это не нравится?

          You can block the domain, tag, user or channel, and we'll stop recommend it to you. You can always unblock them in your settings.

          • DeMarvel
          • домен membrana.ru

          Get a link

          Спасибо, твоя жалоба принята.

          Log on to Surfingbird

          Recover
          Sign up

          or

          Welcome to Surfingbird.com!

          You'll find thousands of interesting pages, photos, and videos inside.
          Join!

          • Personal
            recommendations

          • Stash
            interesting and useful stuff

          • Anywhere,
            anytime

          Do we already know you? Login or restore the password.

          Close

          Add to collection

             

            Facebook

            Ваш профиль на рассмотрении, обновите страницу через несколько секунд

            Facebook

            К сожалению, вы не попадаете под условия акции