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
Страница сайта В-Контакте
Новости криптозоологии
Хроники природных катастроф
Последние новости
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 - 07.01.2021 (990)
08.01.2021 - 15.02.2021 (1000)
16.02.2021 - 31.03.2021 (1000)
01.04.2021 - 12.05.2021 (1000)
13.05.2021 - 14.06.2021 (990)
15.06.2021 - ...
Последние аномальные новости

В Нерецком озере обитает чудовище

В пирамиде Хеопса может таиться техногенное инопланетное устройство

Виноградники Калифорнии нанимают лозоходцев для поиска воды

Водный мир Глизе 1214b

Впервые провели пересадку искусственного сердца

Впервые увидели пылевой диск вокруг протопланеты

Вся пустыня Саудовской Аравии покрыта тысячами загадочных мегалитов

Гёбекли-Тепе - первый храм человечества

Девочку пытали по подозрению в колдовстве

Древние вирусы обнаружили в тающих ледниках Тибета

Древние сооружения, загадки которых не разгаданы до сих пор

Есть ли шансы доказать утечку коронавируса из лаборатории в Ухане

Инопланетяне всего лишь сон

Какие районы Татарстана являются аномальными зонами

Какое вы растение по знаку зодиака

Космическая символика хеттского святилища

Космонавт принял Луну за проявление инопланетной цивилизации

Легенда аляскинских коюконов о Всемирном потопе

Летающий гуманоид снят над Плимутом

Мистические картины с историей

Мужчина поймал собственное сердце на удочку

Не ищите инопланетян, они уже здесь

НЛО - новая планетарная угроза

Пилоты сообщили об НЛО над Ирландией

Самые интересные псевдонауки

Тайна Красного торса из Харраппы

Ужастики, съемки которых обернулись реальным кошмаром

Футуролог о судьбоносном прогнозе Ванги

Что на самом деле показывают видео с НЛО

Экзопланеты распухают от легких газов

ARIAL OIL - моторное масло и смазки премиум класса

Агент Сноуден рассказал о взломе смартфонов

В руки ФБР попался финансист из будущего

Инопланетный пончик пролетел над Ютой

История похищения инопланетянами Габриэллы Версаччи

Как йети убил китайского фермера

Как СССР вел войну с НЛО

Китайские власти будут сами торговать персональными данными граждан

Кузена бигфута сняли на тепловизор

Летающие тарелки реальны и являются межпланетными

Любитель открыл новый спутник Юпитера

Марсоход Perseverance приступил к поиску признаков жизни

Найден древнейший метеорит, который старше Земли

Нашли суперантитело против коронавируса

НЛО сняли над Кировым

Новые правила вакцинации пароходов смутили не только конспирологов

Падение метеорита наблюдали в Пуэрто-Рико

Погоня самолёта за НЛО в Джорджии

Полная версия отчета Пентагона об НЛО занимает всего 17 страниц

Помидоры предупреждают друг друга о вредителях

Построили первый 3D-печатный бетонный мост без арматуры

Предел обитаемости на планетах или как мы проглядим жизнь

Предложили концепт асимметричного аэротакси

Проход в подземную базу найден на Марсе

Рыбак поймал уникального голубого омара

Самые четкие фото НЛО были сделаны еще в 1950 году

Сообщения людей о встречах с пришельцами - сон

Странная смерть Тодда Гейба

Четкое изображение плазменных струй в окрестностях черной дыры

Что будет, если уронить мяч на разных планетах

Что делать, если вы увидели НЛО

В Германии не могут продать гору

Верующая отказалась лечить больную дочь в надежде на божье исцеление

Вирус COVID-19 появился из лаборатории

ВОЗ заявила о планах проверить лаборатории в Ухане

Врачи удалили с носа мужчины опухоль размером с голову

Две пары близнецов влюбились друг в друга

Дипмиссия США в Вене оказалась жертвой таинственных атак направленной энергии

Древние каменные стелы нашли в Туве

Женщина вернула в библиотеку взятую 300 лет назад книгу

Женщина ворвалась в кабинет стоматолога и вырвала у пациента 13 зубов

Женщина ошиблась при покупке билетов и выиграла двойной джекпот

Женщина приняла беременность за аппендицит

Китайские ученые доказали природное возникновение COVID-19

Комариный торнадо атаковал жителей Усть-Камчатска

Летучий голландец заметили в Финском заливе

Маркони помогал Муссолини наладить связь с инопланетянами

Мужчина поймал липнущую к стенам рыбу

Мужчина спит по 300 дней в году

НАСА сняло НЛО на Луне в 1967 году

Первый туристический полёт в космос

Писатель перенес операцию на сердце и потерял память

Роспотребнадзор разрабатывает биочип для тестирования ковида

Сатанист обезглавил ребенка во Франции

Смартфоны обвинили в снижении иммунитета

Создана система предсказания продолжительности жизни по анализу крови

Спящих людей можно использовать как аккумуляторы

Старинный ведьмин дом восстановили в Германии

США построит базу слежения за Россией в космосе

Ударный флот пришельцев приблизился к Земле

Шаттл 'Звездного флота' сняли на орбите Земли

Безмозглая плесень удивила разумностью

В атмосфере экзопланеты обнаружили изотопы углерода

В атмосферу Земли вошел очень большой объект

Коммерческое кибероружие использовали для слежки

Космические туристы получат возможность застраховать жизнь

Космический рис прорастили на Земле

Мозговой имплантат помог воспроизвести беззвучную речь паралитика

На рынке дополненного человечества предсказали бурный рост

НАСА заказало разработку ядерных космических двигателей у Blue Origin

Обнаружена первая водоросль с тремя полами

Обнаружили фрагменты ДНК неизвестной природы

Открыли две новых молодых экзопланетных системы

Открыли первый в мире мост, напечатанный на 3D-принтере

Разработали технологию воссоздания снов

Робота уволили из похоронного бюро

Российские центры разработки ИИ получат от правительства деньги

Следующая вспышка на Солнце может стать для Земли катастрофой

Старшип станет мощнее и ВВС США уже проявили к нему интерес

Ударная вспашка микрометеоритами может уничтожать следы жизни на Европе

Франция первой вводит мультипасс

Белорусские замки с привидениями

Бигфут, переносящий детеныша через реку

Большинство граждан США считают, что от них скрывают правду об НЛО

Военным следует сотрудничать с учеными для изучения феномена НЛО

Встречавшаяся с НЛО Катя Лель удивила новым откровением

Где обитают призраки Днепра

Главную версию упадка острова Пасхи назвали мифом

Дикая гусыня пришла проведать больного супруга

Загадка окаменелого человеческого пальца

Замаскированный НЛО запечатлели над Мончегорском

Золотые рыбки захватила озеро в Миннесоте

Первое в мире устройство для чтения мыслей

Предсказание о будущем России

Рок-альбомы, записанные в паранормальных условиях

Рыболов поймал в реке огромную золотую рыбку

Сигарообразный НЛО пролетел около МКС

Стеклянного осьминога сняли на видео

Таинственные древние рисунки найдены в Индии

Химтрейлы. Что и зачем распыляют самолеты в небе

Что-то огромное показалось из Антарктического ледяного щита

В небе над Казанью очевидец заснял НЛО

В Самарской области обнаружили следы пришельцев

Ворота в подземный мир обнаружили в Шотландии

Группа ученых доказала естественное происхождение коронавируса

Девушки начали массово рассказывать о росте груди после вакцинации

Дом с привидениями появился в старооскольском селе

Женщина проснулась от изнасилования ужасным монстром

Жители Новосибирска заметили кольцеобразный НЛО

Загадочная усадьба на Дворянской

Замки с привидениями, которые принимают постояльцев

Как распознать у себя дар ясновидения

Кладоискатель напал на след потерянного конвоя с сокровищами нацистов

Кошки видят привидений

Места России, где исполняются желания

Мистическая смерть экзорциста Альфреда Кунца

Мостовая гигантов в Северной Ирландии

Мужчина на 23 минуты и попал в Ад

Найден обладатель самого длинного языка в мире

Неизвестный лесной монстр растерзал козлят

Необычные явления в Ленобласти и Петербурге

НЛО над США и ящик с Марса

НЛО показывают физику, которую мы не можем понять

Прекрасный сад, растения которого убьют вас

Разведка США усомнилась в инопланетном происхождении НЛО

Раскрыта тайна светящихся организмов

Сверхсекретный проект 'Синяя книга'

Свидетели НЛО не верят отчету американского правительства

Странное дело телепортирующейся монахини

Три НЛО пролетели перед Луной

Установку HAARP включили на полную катушку

Когда Instagram блокирует аккаунт

Купить грунтовку в Нижнем Новгороде

Прием черного металла в СПБ

Уход за полом из ламината. Правильная уборка и мытье

Два необычных рецепта чая

База НЛО прячется в жерле вулкана Попокатепетль

Британский слесарь понял, как был построен Стоунхендж

В деревне под Тверью нашли гигантских слизней

Женщину с 5 лет многократно похищали пришельцы

Зеркальный особняк братьев Фут

Инопланетяне калечат и убивают скот в Великобритании

Космическая мистификация. Что нас ждет

Легенды о кладах и привидениях под Ростовом

Магическая сила Большого сфинкса и древнее пророчество

НЛО запечатлели над Лас-Вегасом во время грозы

Новосибирский парк Березовая роща окутан мистическими тайнами

Почему НАСА молчит об аномалиях ледяного континента

Призраки Белого дома

Происки злобных марсиан

Россия стала жертвой атаки климатическим оружием

Скоро произойдет событие, которое потрясет весь мир

Статуя на кладбище убивает людей и животных

Странный олень напугал туристов

Таинственное исчезновение гения Джеймса Грея

Телепортация братьев Пансини

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