Ученые создают материалы будущего
На всем протяжении истории человечества освоение новых материалов оказывало ключевое влияние на развитие цивилизации. Природный камень, бронза и железо дали названия целым эпохам. В 20—30-е годы ХХ века наступила эра полимеров, и с тех пор нельзя представить нашу жизнь без пластика и резины. Спустя несколько десятилетий на первый план вышел кремний, который дал импульс современному развитию электроники и цифровых технологий. Сегодня ученые переходят к созданию новейших материалов со свойствами, которые не встречаются в природе. О последних научных достижениях в этой сфере рассказали исследователи из российских университетов, входящих в Проект "5-100".
Во многих лабораториях мира исследователи работают над созданием "метаматериалов", свойства которых выходят за пределы свойств образующих их компонентов. С физической точки зрения они представляют собой искусственно сформированные и особым образом выстроенные структуры, обладающие недостижимыми в природе электромагнитными или оптическими свойствами. В перспективе новые материалы позволят добиться невидимости, создать универсальные беспроводные зарядные устройства и системы для хранения информации огромных объемов, управлять свойствами сверхпроводников.
Невидимость, столь популярная в произведениях писателей-фантастов, может относиться не только к оптическим свойствам объектов. Шум, от которого мы защищены, невидим, как и физические удары, которых мы не чувствуем. Современные материалы позволяют добиться "невидимости" для защиты солдат, транспортных средств и многого другого. В 2020 году Forbes сообщил, что Армейская исследовательская лаборатория США (ARL) финансирует исследования по созданию метаматериалов, которые могут направлять энергию механических волн вокруг объектов, защищая их от взрывов, ударных волн, землетрясений или вибрации. Подобные разработки могут сделать подводную лодку или мост "невидимыми" для механической энергии.
Российские ученые придумали, как создать плоское стелс-покрытие, которое может скрывать от радаров и других систем обнаружения любые объекты вытянутой формы (антенны самолетов, мачты кораблей). Результаты были опубликованы в журнале Scientific Reports. "Мы придумали специальное покрытие, основанное на идеальном магнитном дипольном рассеивателе, которое превращает вытянутый металлический объект с электрическим откликом в объект с магнитным откликом. В результате подобный объект становится невидимым", — рассказал один из авторов работы, сотрудник НИТУ "МИСиС" Алексей Башарин.
Для этого ученые подобрали такую структуру "плоского" метаматериала, которая почти не взаимодействует с падающими на нее электромагнитными волнами, "пропуская" их через себя. Материал представляет собой набор из металлических и диэлектрических наночастиц, которые уложены в повторяющийся узор. Этот "рисунок" устроен таким образом, что скрываемый им предмет перестает взаимодействовать с электрической компонентой света и не рассеивает ее. Благодаря этому можно избежать появления эффектов, которые выдают существование "невидимого" объекта, а также идеально изолировать различные излучатели, к примеру, антенны спутников, расположенные близко друг к другу.
В ближайшее время ученые планируют создать усовершенствованную версию покрытия, которая будет взаимодействовать не только с электрической компонентой электромагнитных волн, но и с их магнитной составляющей. Экспериментальное создание подобных структур, как считает Алексей Башарин, станет большим шагом к созданию идеальной невидимости. Ученые из Университета ИТМО разработали метаматериал, который может передавать энергию беспроводным способом. Он позволит создавать универсальные зарядные устройства для подзарядки сразу же нескольких гаджетов и мелкой электроники одновременно.
Передающий резонатор, созданный из нового метаматериала, может работать на нескольких частотах, обеспечивая подзарядку беспроводных приемников, относящихся к разным стандартам беспроводной передачи энергии. Это происходит благодаря уникальной конструкции резонатора, состоящего из массива параллельных проводников, соединенных друг с другом по краям емкостными элементами. "У нашего метаматериала много уникальных свойств.
Например, у него есть несколько резонансных частот, на которых ближнее магнитное поле имеет равномерное распределение вдоль поверхности резонатора, а электрическое поле сильно подавлено в емкостных элементах структуры. Работая на этих частотах, энергию можно передавать сразу к нескольким приемникам "по воздуху" с помощью ближнего магнитного поля, увеличив эффективность и безопасность системы", — пояснила научный сотрудник Университета ИТМО Полина Капитанова.
Ученые уже создали прототип нового универсального зарядного устройства. Его работу они проверили, подключив светодиодные нагрузки к разным типам беспроводных приемников и разместив их над передающим резонатором на основе метаматериала. Зарядное устройство стабильно передавало энергию на трех различных частотах, снабжая ей все приемные устройства. Результаты были опубликованы в научном журнале Applied Physics Letters. В 2020 году широкий резонанс вызвало научное достижение, связанное с заявлением о создании первого сверхпроводника, активного при комнатных температурах. Такого рода технологии, по словам авторов, позволят отказаться от использования электрических батарей.
Сверхпроводники — это материалы, способные проводить электричество без сопротивления. Сверхпроводимость входит в число наиболее выдающихся открытий XX века. Существуют прототипы квантовых компьютеров, использующие сверхпроводниковые элементы для хранения информации. Сверхпроводники также используют для создания мощного магнитного поля, к примеру, в проекте Международного экспериментального термоядерного реактора ITER. Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) предложили новый инструмент изменения и управления свойствами сверхпроводящих материалов за счет изменения геометрии материала — сворачивания в тонкую трубочку. До этого традиционным способом контролирования свойств было введение дополнительных примесей в материал, добавление дефектов.
В процессе моделирования исследователи обнаружили интересный эффект: под действием электрического тока в свернутом виде у материала (ниобия) изменяется конфигурация циркулирующих сверхпроводящих токов. В результате у материала одновременно существуют проводящие и непроводящие участки, и на эти состояния можно влиять, меняя параметры магнитного поля. В перспективе это открытие позволит управлять свойствами сверхпроводников. Как отмечают авторы статьи, опубликованной в журнале Communications Physics, если сверхпроводящие свойства ниобия в плоской структуре уже хорошо изучены, то свойства материала при другой геометрии — когда они свернуты в трубочку — не изучены достаточно, при этом не существует инструмента для их прогнозирования. Исследователи предложили модели для подобного прогнозирования свойств.
Еще одни современный материал — металлические пленки с упорядоченной наноразмерной структурой — обладает уникальными свойствами, которые позволяют ученым контролировать магнитные поля и перемагничивать эти пленки. Это дает возможность создавать системы для записи и надежного хранения огромных объемов информации или сенсоры магнитных наночастиц, с помощью которых можно отслеживать состояние крови пациента, концентрацию в ней частиц, скорость высвобождения и усвоения лекарственного препарата в организме. Создание упорядоченного массива наноразмерных отверстий с одинаковым диаметром на большой площади — задача сложная и затратная, во всяком случае, если решать ее напрямую, создавая отверстия в сплошной пленке. Ученые Уральского федерального университета (УрФУ) пошли по другому, менее затратному пути и предложили использовать эффект самосборки или самоорганизации.
Этот эффект заключается в применении технологии анодирования алюминия для получения пористых поверхностей с небольшой модификацией, позволяющей получать отверстия с хорошо контролируемым диаметром, упорядоченные в гексагональную решетку. Анодированный слой алюминия состоит из очень твердого материала с химической формулой Al2O3, который в кристаллическом состоянии известен как корунд или сапфир. В результате процесса самоорганизации пор получается поверхность, напоминающая пчелиные соты, уменьшенные приблизительно в миллион раз.
Подложку из алюминия с упорядоченными порами разработали еще четверть века назад. В последние годы ее используют как основу для нанесения пленок, в том числе магнитных, и как шаблон для выращивания металлических нанопроводов. Физики УрФУ совместно с исследователями Института материаловедения Мадрида (Испания) при помощи известного метода получили уникальную аморфную пленку TbCo с перпендикулярной магнитной анизотропией. Результаты работы представлены в журнале Nanotechnology
"Необычен этот материал тем, что в нем присутствуют две магнитные подрешетки, магнитные моменты которых направлены в противоположные стороны. Для определенных составов пленки при ее нагреве или охлаждении будут существенно изменяться ее магнитные свойства. Например, будет доминировать магнитный момент тербия, кобальта, либо они окажутся практически равными. Это свойство может оказаться особенно полезно при создании сред для магнитной записи информации", — рассказал старший научный сотрудник отдела магнетизма твердых тел УрФУ Никита Кулеш.
Магнитная пленка с наноразмерными отверстиями интересна тем, что позволяет преодолеть так называемый суперпарамагнитный предел — когда размер бита становится настолько мал, что энергия тепловых колебаний начинает преобладать над энергией магнитной анизотропии, сообщили ученые. На данный момент в УрФУ реализован полный цикл создания наноперфорированных пленочных образцов разных составов покрытия. В том числе осуществляется электрохимический синтез пористых подложек анодированного алюминия с различным диаметром отверстий или массивом наноразмерных выпуклостей, проводится осаждение пленочных покрытий с прецизионным контролем состава и толщины, а также имеется оборудование для исследования полученных образцов.
Источник
Меню
Архив материалов
Подписка на новости
Новости криптозоологии
Хроники природных катастроф
Последние новости
27.10.2019 - 12.12.2019 (1000)
13.12.2019 - 25.01.2020 (1000)
26.01.2020 - 06.03.2020 (990)
07.03.2020 - 16.04.2020 (1010)
17.04.2020 - 19.05.2020 (1000)
20.05.2020 - 25.06.2020 (990)
26.06.2020 - 04.08.2020 (995)
05.08.2020 - 16.09.2020 (1005)
17.09.2020 - 26.10.2020 (990)
27.10.2020 - 27.11.2020 (990)
28.11.2020 - ...
Последние аномальные новости

В каплях воды при конденсации образуется перекись водорода

В реликтовом излучении разглядели нарушение пространственной четности

Вещий сон. Как правильно толковать сон

Возле Стоунхенджа запечатлели НЛО

Вундеркинд закончил университет в 14 лет

Группа Дятлова. Непреодолимый перевал

Дроны помогут ВМС США испытывать лазерное оружие

ЕКА выпустило игру о заселении Марса

Женщина забеременела в 62 года ребенком своего мужа от собственной дочери

Зачем люди одалживают ученым свои мозги

Земля оказалась ближе к сверхмассивной черной дыре

Инопланетные цивилизации не пойдут на контакт

Как моментально уничтожить Землю

Какие инвазивные виды нужно срочно уничтожить

Какие сверхспособности доступны только очкарикам

Метеорит взорвался в небе над Японией

Млечный путь - это космические трущобы Вселенной

Необычная вспышка над Смоленском

Обнаруженный в пустыне загадочный Монолит исчез

Признаки того, что у вашего ребенка старая душа

Рецензия на сериал Перевал Дятлова

Российский и индийский спутники разошлись в 224 метрах друг от друга

Секретный бункер Гитлера нашли в Аргентине

Смоделировали процесс образования вещества Челябинского метеорита

Собака с аномально длинной шеей нашла хозяев

Соленая вода в Мумбаи внезапно стала сладкой

Солнце ускорит наступление Нового Мирового Порядока

Тайна вечной молодости стволовых клеток

Туман из праха накроет планету

Что скрывают загадочные геоглифы плато Наска

Астронавты-близнецы помогли узнать о сбое в работе митохондрий

Версии трагедии в сериале Перевал Дятлова

Внутри египетской мумии обнаружили необычный артефакт

Возле Солнца обнаружили НЛО в 25 раз больше Земли

Дети с черными глазами

Замеченные с МКС НЛО оказались каплями мочи

Качества, которыми должны обладать космонавты миссии на Марс

Когда на Земле появилась грязь и к чему это привело

Коммунисты требуют запретить эксплуатировать трагедию группы Дятлова в книгах и кино

Копье, пропитанное кровью упадет на Иерусалим

Космический корабль инопланетян нашли на Луне

Марсоход попробует выделить кислород из углекислого газа Марса

Мультфильм обещает на 14-21 декабря Большой Бум

Мясо - пища будущего

Нам намекают, что Рождества не будет

Нашли загадочную антропоморфную маску

Необходимый для жизни элемент нашли на комете

НЛО заметили над Ишимом

Пентагон готовится к войне

Показали ведущую с искусственным интеллектом

Причиной смерти туристов на перевале Дятлова мог стать йети

Разборки вокруг сериала Перевал Дятлова

Самые мистические места Волгограда

Солдаты армии США научатся читать мысли друг друга

Стюардессе во время полета удалось заснять редкое явление

Сугубо научные факты о Нострадамусе

Ударные беспилотники отдадут искусственному интеллекту

Умерший от коронавируса пациент вернулся домой

Хегру открыли для посещения

Что нас ждет в следующем десятилетии

Австрийская деревня Fucking сменит название

Актрису атаковал полтергейст

В сериале Перевал Дятлова показали причину гибели группы

Ведущего Битвы экстрасенсов уволили за подсказки и взятки

Ведущий Битвы экстрасенсов Башаров отреагировал на увольнение Сафронова

Ведущий Битвы экстрасенсов отреагировал на увольнение

Вероятность возникновения разумной жизни ничтожно мала

Древние рудники обнаружили в Кош-Агачском районе

Женщина сняла кота и нашла в его ухе Гитлера

Житель Кении воскрес в морге

Загадочное плато Путорана

Запретные места мира

Какие тайны скрывает Перевал Дятлова

Места России, привлекающих людей с магическим мышлением

Метеориты всё прибывают

Мифический Итиль найден

Найден источник самого загадочного сигнала

Найден осьминог с девятью руками

Наша Галактика вытягивается и скручивается

Небо над ЮАР предложили затемнять

Обвинения в адрес уволенного ведущего Битвы экстрасенсов назвали местью

Обломки космического корабля с мёртвыми пришельцами внутри

Режиссерам сериала Перевал Дятлова позвонили откуда надо и сказали цыц

Семьи погибших на перевале Дятлова связали инцидент с ракетой

Странное существо нашли на пляже

Тайна перевала Дятлова. Версии, предположения, догадки

Телеведущая раскрыла руководителей истребления человечества

Уфологи обвиняют НАСА в сокрытии материалов о НЛО

Человечки бегают по лестнице или стоят на месте

Ядовитые черви и всеядные ящерицы атаковали США

Видел ли кто-то из пензенцев НЛО

Город инопланетян обнаружен на Луне

Девушка нашла дома тайную комнату без входа

Загадочное существо вылезло из богомола

Замки Шотландии, в которых живут привидения

История тройняшек, разлученных спецслужбами

Квакеры, кракены, Ктулху и дьявольская карусель

Код, управляющий выборами президента США

Мистика или случайное совпадение

Мужчина с крыльями и фонарем охраняет Каменную могилу

Найдены возможные источники сигнала WOW

Не знавшая о беременности девушка родила в туалете

Необычные ледяные диски стали появляться на реках

Обнаружено космическое явление неизвестной природы

Планета земного типа, находилась между Сатурном и Ураном

Пора выходить встречать ануннаков

Почему инопланетяне не торопятся заявить о себе

Раскрыта тайна загадочного монолита

Сериал Перевал Дятлова напугал зловещими совпадениями

Чем пророческий сон отличается от обычного

Археолог нашел дом, где вырос Иисус

Большой НЛО замечен над Чили

Быстрый НЛО замечен над Германией

В январе пандемия покажется детским утренником

Ведутся исследования для создания леса нового поколения

Внезапная прихоть принесла мужчине джекпот

Дядя принца Филиппа встречался с НЛО

Женщина родила близнецов с разницей в два года

Жуткий призрак монашки в окне напугал девушку

ИИ научили распознавать болезнь Паркинсона по снимкам глаза

Каннибализм становится нормой жизни

Колонизация других планет с помощью 3D-печати

Космонавт рассказал о лунном заговоре и путешествии на Марс

Крылатая аномалия появилась рядом с Солнцем

Любитель выяснил возможный источник WOW-сигнала

Мужчина нашел потерянный 25 лет назад кошелек

На какие вопросы человечество не знает ответов

На пороге преисподней. Кольская сверхглубокая скважина

Найден самый высокий в мире подросток

Найдены следы загадочного царства

Недовольные сериалом Перевал Дятлова объяснились

Неуместные артефакты

Покойник 11 часов говорил с родными по телефону

Похудеть с помощью диеты и спорта можно в любом возрасте

Почему человеческий мозг сам обманываться рад

Разработана сверхбыстрая камера для охоты за экзопланетами

Самое древнее свидетельство существования жизни могло оказаться ошибочным

Сеть всполошила оптическая иллюзия

Фигуру ацтека-пришельца обнаружили в Южной Америке

Шведские подлодки 15 лет слушали, как пукает селедка

Как снизить счета за электроэнергию. Советы экспертов

Астрологический знак. Сближение Юпитера и Сатурна впервые за 800 лет

Быстрый НЛО был замечен около Солнца

Городские легенды Киева

Группа НЛО пролетела мимо МКС

Древние тоннели заполненные артефактами в Гранд-Каньоне

Загадочная Долина щелпов

Загадочный монолит найден в Юте

Замаскированный НЛО над Калифорнией

Земля падает на Солнце, но в НАСА об этом не говорят

Избыток кислорода ведет к бессмертию

ИИ определил пищевую ценность блюда по фото

История Занфретты или похищенный рептилоидами

Как контролировать искусственный интеллект

Китай запустил станцию для доставки лунного грунта

Куда пропали насекомые и чем это нам грозит

Лекарство от рака стало первой таблеткой от старения

Марсиане нас будут скоро бомбить

Марсоход нашел признаки древнего наводнения

Меценат Джордж Сорос арестован

Нашли корни мифа о гигантском росте Голиафа

НЛО дезинтегрировали облако

НЛО над Черным морем

Общество памяти группы Дятлова создано на Урале

Падение трех метеоритов зафиксировали в Испании

Реконструкцию древнего святилища Савин завершили

Сериал Перевал Дятлова как ответ Секретным материалам

Сон как самая большая загадка эволюции

Тайна стены Кайманава в Новой Зеландии

Таинственный обьект следил за запуском спутников SpaceX

Цветок обзавелся камуфляжем, чтобы прятаться от людей

Билл Гейтс предсказал начало новой пандемии

Большой НЛО замечен около Сатурна

Вселенная является мыслью Бога

Грибы на Марсе

Группа НЛО замечена над Далласом

Группа НЛО пролетела над Южной Каролиной

Двигатель для межзвездного зонда прошел испытания

Девочка упала с четвертого этажа, отряхнулась и пошла домой

Древнюю пирамиду нашли на Луне

Жизнь на экзопланетах предложили искать по новому

Кто создал Клерксдорпские сферы

Мегалит оригинальной формы исследовали в Тульской области

НЛО вылетает из вулкана Попокатепетль

НЛО замечен над Швейцарией

НЛО над линией ЛЭП

Подписка на новости
Подписка на новостой RSS-канал сайта
Получать новости сайта по почте
Контактный адрес для любых сообщений
Наверх
Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика