Lżejszy materiał na okręty
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Technologia
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Aluminium, lekki powszechnie występujący na Ziemi metal, ma olbrzymią wadę, jest mało wytrzymałe. Pęka pod obciążeniami, którym nie poddają się inne metale. Lekkim i wytrzymały metalem jest za to tytan. Jest on jednak drogi. Dlatego też naukowcy od dawna szukali sposobu na zwiększenie wytrzymałości aluminium.
Udało się to osiągną międzynarodowemu zespołowi pracującemu pod kierunkiem uczonych z University of Sydney. Okazało się, że ściskając aluminium pomiędzy dwoma kowadłami, można uzyskać lekki materiał wytrzymały jak stal.
Podczas prac wykorzystano skręcanie wysokociśnieniowe (HPT - high-pressure torsion). Metoda ta polega na umieszczeniu cienkiego dysku metalu na cylindrycznym kowadle i przyciśnięcie go do drugiego kowadła. W czasie tego procesu jedno z kowadeł powoli się obraca. Nacisk wywierany na metal wynosi około 60 000 kilogramów na centymetr kwadratowy. Po zakończeniu skręcania wysokociśnieniowego aluminium 7075 (to aluminium z niewielką domieszką cynku i magnezu) było przez ponad miesiąc trzymane w temperaturze pokojowej, przeszło zatem proces zwany starzeniem. Zarówno HPT jak i starzenie zmieniły nanostrukturę metalu.
Przeprowadzone później badania wykazały, że tak zmieniony materiał wytrzymuje nacisk 1 gigapaskala. Odpowiada to wytrzymałości najlepszych rodzajów stali i jest wynikiem trzykrotnie lepszym od osiąganego przez standardowe aluminium.
Bliższe badania wykazały, że sieć krystaliczna atomów aluminium została silnie zdeformowana, tworząc hierarchiczną nanostrukturę - wielkość ziaren aluminium zmniejszyła się, a atomy cynku i magnezu połączyły się w grupy o różnej wielkości, która zależała od położenia wewnątrz lub na krawędziach ziaren aluminium.
Nie wiadomo, jak to się dzieje, że takie ułożenie znacząco wzmacnia aluminium, przyznaje Simon Ringer z University of Sydney.
Uczeni mają nadzieję, że uda się stworzyć proces produkcyjny, który umożliwi tworzenie "superaluminium" w skali przemysłowej. Taki materiał znajdzie zastosowanie w przemyśle samochodowym, lotniczym i posłuży do budowy kamizelek kuloodpornych.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Wykorzystanie energii słonecznej kojarzy się głównie z generowaniem prądu elektrycznego za pomocą ogniw fotoelektrycznych. Trochę mniej z bezpośrednim wykorzystaniem ciepła słonecznego do ogrzewania. A co z wykorzystaniem ciepła słonecznego do chłodzenia? Moment, że jak?
Nie, to nie pomyłka. Chociaż brzmi to niczym sprzeczność, ciepło promieniowania słonecznego może być wykorzystane do zasilania układu chłodzącego. Bez pośrednictwa energii elektrycznej, naturalnie, bo to nie byłoby nic nowego. Zasilane słońcem układy chłodzące opracowali inżynierowie z niemieckiego Instytutu Fraunhofera. Prototypowe instalacje już działają w Tunezji I Maroko, chłodząc szybko psujące się produkty żywnościowe, mleko, wodę i... wino. Projekt MEDISCO (MEDiterranean food and agro Industry applications of Solar COoling technologies), sfinansowany przez Komisję Europejską, powstał jako efekt współpracy wielu europejskich firm, agencji i uniwersytetów, między innymi Solar Energy Systems ISE we Freiburgu i Politechniki w Milano.
Jak to działa? Mniej więcej tak, jak domowa lodówka, ale zamiast energii elektrycznej używa się ciepła słonecznego. Światło słoneczne jest zbierane za pomocą luster i kierowane na absorber, który podgrzewa wodę do temperatury powyżej 200° Celsjusza. Wysoka temperatura napędza absorpcyjny agregat chłodzący. Medium chłodniczym jest mieszanina wody z glikolem, która nie zamarza w niskich temperaturach, gromadzi się ona w zbiornikach, a następnie jest pompowana przez wymiennik ciepła, który chłodzi cysternę z mlekiem. Dla wina stosowany jest zmodyfikowany system, w którym chłodziwo przepływa przez rury biegnące wewnątrz zbiorników.
Projekt doskonale będzie się sprawdzał w krajach, które mają pod dostatkiem energii słonecznej i na terenach mało cywilizowanych, gdzie brakuje źródeł wody i energii elektrycznej. Jest przyjazny dla środowiska i redukuje ilość zużywanej energii elektrycznej do minimum. Im większe nasłonecznienie - czyli wyższa temperatura powietrza - tym system chłodzi intensywniej, czyli działa właśnie wtedy, kiedy potrzeba.
MEDISCO jest na razie projektem pokazowym, niegotowym do komercyjnych zastosowań. Autorzy są jednak pewni, że w niedługiej przyszłości będzie można go stosować w gospodarstwach rolniczych, czy przemyśle, na przykład chemicznym, czy kosmetycznym.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Irytujące działanie odblasków światła poznał każdy, kto musiał pracować na komputerze w słońcu, albo źle ustawionym oświetleniu. Szczęśliwi posiadacze matowych matryc w laptopach są grupą nieliczną, a przecież im także zdarza się męczyć z odbitym od ekranu światłem. Refleksy, czyli odbicia świetlne to jednak kłopot nie tylko dla posiadaczy komputerów. Mogą być one zmorą wszędzie tam, gdzie stosuje się optykę: okulary, lunety, aparaty fotograficzne i wszędzie tam, gdzie są jakiekolwiek szyby. Powłoki antyrefleksyjne są dość drogie - dlatego producenci laptopów niechętnie je stosują - i pogarszają optyczne właściwości. Być może jednak pojawi się w tej dziedzinie przełom - dzięki naukowcom ze znanego niemieckiego Instytutu Fraunhofera.
Opracowany przez nich nanofiltr będzie mógł być stosowany na wyświetlaczach, czy szkle okularów. Miejsc i chętnych do wdrożenia nie zabraknie, bo warstwa grubości rzędu nanometrów pozwala na niemal całkowitą eliminację odbić i odbłysków. Co więcej, produkcja z wykorzystaniem nowego wynalazku będzie bardzo tania w porównaniu z dotychczas stosowanymi filtrami. Dziś trzeba takie filtry nakładać w oddzielnym kroku technologicznym, nowe są w prosty sposób aplikowane na polimerowe powierzchnie podczas ich odlewania. Nowe filtry w wersji hybrydowej będą ponadto odporne na zadrapania i łatwe do czyszczenia. Brzmi jak bajka?
Kto wymyślił taką cudowną powierzchnię? Sama natura, która obdarzyła nią... ćmy. A dokładniej ćmie oczy. Ćmy już wcześniej były znane jako mistrzynie kamuflażu: ich futerko pochłania ultradźwięki, dzięki czemu mogą ukrywać się przed polującymi na nie nietoperzami. Ćmy, zupełnie jak nowoczesne bombowce, są „niewykrywalne". Ale nie tylko nietoperze polują na ćmy. Inne drapieżniki potrafią lokalizować owady w ciemnościach dzięki rozbłyskom światła na ich fasetkowych oczach. Ćmy w drodze ewolucji poradziły sobie i z tym. Powierzchnię ich oka pokrywają mikroskopijne, chaotyczne zniekształcenia mniejsze od długości fali światła. Ich struktura tworzy łagodne przejście między załamującymi światło ośrodkami: powietrzem a rogówką oka. Oczy innych owadów odbijają światło, podczas gdy oczy ciem nie, pozostają doskonale matowe.
I właśnie oko ćmy było wzorem i prototypem dla inżynierów Instytutu Mechaniki i Materiałów Fraunhofera we Freiburgu (Fraunhofer Institute for Mechanics of Materials IWM in Freiburg). Opracowali oni twardą powierzchnię, odtwarzającą optyczne właściwości ćmiego oka. Tworzy się ją w matrycach odlewniczych, dzięki czemu odlewane z polimeru elementy kopiują miniaturowy wzór - którego grubość wynosi około jednej tysięcznej milimetra - bez dodatkowych zabiegów technologicznych, co redukuje czas i koszty praktycznie do zera.
Niemieckim inżynierom udało się również zlikwidować inną wadę dotychczasowych powłok antyrefleksyjnych: delikatność i wrażliwość na zarysowania. Nowe powierzchnie są odporne i nieścieralne. Uzyskuje się to również w prosty sposób, poprzez oblanie wtrysku bardzo cienką warstwą organicznej substancji, wytwarzanej z poliuretanu. Poliuretanowa nanowarstwa odtwarza strukturę warstwy antyrefleksyjnej, zachowując jej własności, a dodając odporność na zarysowania. Trwa już współpraca z przedstawicielami przemysłu, mająca wdrożenie wynalazku do produkcji.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy z North Carolina State University opracowali niezwykły materiał, który już niedługo może znaleźć zastosowanie m.in. w ortopedii. Substancją tą jest spieniona forma metalu, która może posłużyć jako element spajający kości lub ułatwiający związanie się implantów z tkanką kostną.
Jak twierdzą autorzy wynalazku, jego główną zaletą jest biokompatybilność (tzn. możliwość umieszczania go w obrębie żywej tkanki bez wywoływania nadmiernej reakcji immunologicznej) oraz niska gęstość, nieprzekraczająca tej charakterystycznej dla aluminium. Ważne są także korzystne właściwości mechaniczne, takie jak zdolność do absorpcji drgań oraz elastyczność porównywalna z naturalną tkanką kostną.
Równie niezwykły, co porowata forma nowego materiału, jest jego skład chemiczny. Oprócz pianki złożonej w 100% ze stali badacze opracowali bowiem dość rzadko spotykaną w tradycyjnych konstrukcjach mieszankę stali i aluminium. Jednocześnie, jak zaznaczają autorzy, liczne przestrzenie obecne w implancie pozwalają na jego infiltrację przez elementy żywej tkanki, ułatwiając tym samym jego umocowanie w organizmie i wzmacniając jego integrację ze strukturami ożywionymi.
Jak ocenia szef zespołu pracującego nad udoskonaleniem metalicznej pianki, dr Afsaneh Rabiei, ma ona sporą szansę wyprzeć tytan z pozycji najlepszego materiału do produkcji wielu rodzajów implantów. Zdaniem badacza kluczową cechą nowego wynalazku jest jego stosunkowo wysoka elastyczność, trzykrotnie większa niż w przypadku tytanu i jednocześnie zbliżona do wartości charakterystycznych dla tkanki kostnej. Jest to niezwykle ważne, gdyż ogromna sztywność implantów tytanowych sprzyja przyjmowaniu przez nie zbyt wielkich obciążeń, przez co na styku z metalowym ciałem obcym w wielu przypadkach dochodzi do obumierania komórek tkanki kostnej. Ostateczne zatwierdzenie metalicznej pianki do zastosowania klinicznego będzie jednak wymagało dalszych testów.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
W amerykańskim Narodowym Instytucie Standardów i Technologii powstał najdokładniejszy zegar atomowy na świecie. Bazuje on na pojedynczym atomie glinu i jest dwukrotnie bardziej dokładny niż jego wcześniejsza wersja korzystająca z atomu rtęci.
Dokładność nowego zegara wynosi jedną sekundę na około 3,7 miliarda lat.
Urządzenie to druga wersja "zegara z kwantową logiką". Został on tak nazwany, gdyż korzysta technologii obliczeniowych powstających na potrzeby przyszłych komputerów kwantowych.
Zegary atomowe powstające na potrzeby nauki są daleko bardziej dokładne niż standardy czasu wyznaczane dla zastosowań "cywilnych". W USA taki standard wyznacza cezowy zegar NIST-F1, którego dokładność wynosi "zaledwie" 1 sekundę na 100 milionów lat. Paradoksalnie jest on, oficjalnie, najdokładniejszym zegarem na świecie. Międzynarodowa definicja (SI) określająca czym jest sekunda, korzysta właśnie z jednostki opisanej za pomocą zachowania atomu cezu, a więc, formalnie, zegar atomowy oparty na cezie jest najdokładniejszym urządzeniem do odmierzania czasu.
Jak już wspomniano, nowy zegar korzysta z pojedynczego jonu glinu, umieszczonego w pułapce z pola elektrycznego. Jon wibruje z częstotliwością równą częstotliwości fali światła ultrafioletowego, a ta jest 100 000 razy wyższa, niż częstotliwość wykorzystana w NIST-F1 i innych podobnych zegarach na świecie.
Niewykluczone, że w przyszłości cez straci swoją pozycję na rzecz glinu i to właśnie ten pierwiastek posłuży do opracowania nowego międzynarodowego standardu czasu.
Tymczasem badacze z NIST pracują nad pięcioma różnymi zegarami atomowymi, korzystającymi z różnych pierwiastków i charakteryzującymi się różnymi właściwościami.
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.