- Сообщения
- 4.633
- Реакции
- 5.056
Исследователи из Калифорнийского университета в Мерседе (США) сообщили о том, что они изобрели новый уникальный материал, который становится крепче, если по нему бить. Из этого материала можно сделать наручные электронные устройства, пишет издание ScienceAlert.
Важной характеристикой любого материала с точки зрения материаловедения является так называемая адаптивная долговечность. Обладающие ею материалы более устойчивы к воздействию строжайших условий окружающей среды и более прочны.
Авторов изобретения на создание нового уникального материала вдохновил обычный кукурузный крахмал, используемый в кулинарии. В отличие от влажного песка, который имеет постоянную вязкость независимо от того, перемешивают его или утрамбовывают, кукурузный крахмал действует как жидкость при осторожном перемешивании и как твердое вещество при быстрых ударах.
Если медленно раздавливать кукурузный крахмал, то крохотные частицы отталкивают друг друга, и он действует как жидкость. Если по нему наносить быстрые удары, то частицы сталкиваются и образуют твердое вещество. Такое разное поведение частиц связано с их размером. Ученые подсчитали, что подобные свойства можно получить с помощью полимерного материала.
Для этого использовали полимеры с особыми свойствами, которые помогают материалам проводить электричество и одновременно остаются относительно мягкими и эластичными. Такие материалы можно создать из разных комбинаций молекул.
Именно это привело к созданию плёнки, которая деформируется или растягивается во время резких ударов. И чем быстрее наносить удары, тем крепче становится материал. По словам ученых, различные комбинации молекул позволили улучшить адаптивную долговечность и проводимость материала.
Эксперимент показал, что два положительно заряженных и два отрицательно заряженных полимера позволяют создать материал с очень маленькими структурами, похожими на миниатюрные фрикадельки в миске спагетти. Эти «фрикадельки» поглощают удары, не распадаясь полностью, и сохраняют материал целым.
Дальнейшие эксперименты с полимерами позволили увеличить прочность материала, чтобы он мог выдержать еще более сильные удары, становясь от них только прочнее.
По словам ученых, новый материал можно использовать для изготовления ремешков умных часов и наручных датчиков (в частности, датчиков состояния здоровья). А со временем из этого материала можно будет печатать протезы конечностей на 3D-принтере.
Другая группа исследователей создала удивительную форму золота, которое существует в виде листа толщиной всего в один атом.
Ювелиры на протяжении многих веков пытались придать новую форму золоту. Теперь же это удалось ученым.
Согласно исследованию, опубликованному в журнале Nature Synthesis, ученые создали новый золотой материал, представляющий собой слой толщиной всего в 1 атом.
Ученые назвали новый двухмерный материал золотом, хотя он обладает свойствами, которых нет у трехмерной формы золота. Золото является драгоценным металлом, но если золотому материалу придать толщину в один атом, то золото превращается в полупроводник, объясняют авторы исследования.
Золоту очень сложно придать двухмерную форму. В ходе прошлых экспериментов удавалось создать либо золотой лист толщиной в несколько атомов, либо монослой, зажатый между другими материалами или размещенный на одном из них так, что его невозможно было отсоединить.
Ученые начали свой эксперимент по электропроводной керамике под названием карбид титан-кремния, где кремний содержится в тонких слоях. Затем для обеспечения контакта учёные решили покрыть материал золотом. Но под влиянием высокой температуры слой кремния был заменен золотом внутри основного материала.
Как и при других экспериментах по созданию монослойного золота, на этом этапе процесс остановился. Долгое время из карбида золотого титана невозможно было извлечь сверхтонкие слои золота, которые находились между слоями титана и углерода.
Поэтому ученые применили травильный раствор, известный как реагент Мураками. Это смесь химикатов, используемых в металлообработке для травления углерода и покраски стали. В результате ее применения появляются узоры.
Ученые пробовали разные концентрации, пытаясь растворить окружавшие золото титан и углерод. Травление реагентом Мураками приводит к созданию побочного продукта – ферроцианида калия. Под воздействием света соединение выделяет цианид, который растворяет золото, поэтому процесс пищеварения пришлось проводить в полной темноте.
Когда тонкий лист золота начинал скручиваться и слипаться, эту проблему решили, добавив в металл активное вещество. Таким образом структура монослоя была сохранена, и ученые получили стабильный золотой материал толщиной всего в 1 атом.
Обычно золото хорошо производит электричество. Но когда золото имеет двумерную форму, то оно превращается в полупроводник со свойствами проводника и изолятора. Такие материалы ценны и незаменимы, так как их проводимость можно регулировать.
