Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Złoto i platyna dorównały ścieralnością diamentowi

Recommended Posts

W Sandia National Laboratories powstał najbardziej odporny na ścieranie stop metali. Odpowiednie połączenie platyny i złota dało stop, który jest 100-krotnie bardziej odporny na ścieranie niż najbardziej odporna stal. To pierwszy stop metali, który klasą ścieralności dorównuje diamentowi i szafirowi.

Ocieranie się o siebie metalowych części to powszechne zjawisko występujące chociażby w silnikach samochodowych czy w układach elektronicznych. Metal chroni się stosując np. oleje silnikowe. Jednak im mniejszy chroniony element, tym mniejszą można zastosować warstwę ochronną, zatem tym szybciej dojdzie do zużycia chronionych elementów.

Twórcy nowego stopu mówią obrazowo, że gdybyśmy wykonali z niego opony i założyli na koła, to zaopatrzony w nie samochód mógłby w poślizgu 500-krotnie okrążyć równik zanim zdarłby się bieżnik. Stop jest tak wytrzymały, że poślizg o długości 1 mili (ok. 1600 metrów) zdarłby z takiej opony pojedynczą warstwę atomów.

Nic Argibay, jeden z twórców nowego materiału, mówi, że przemysł elektroniczny może dzięki niemu zaoszczędzić rocznie ponad 100 milionów dolarów na samych tylko kosztach materiałowych. Elektronika, niezależnie od tego, czy stosowana w przemyśle lotniczym, w smartfonach czy turbinach wiatrowych i systemach radarowych, będzie dzięki niemu wytrzymalsza, bardziej efektywna kosztowo i niezawodna.

Połączenie 90% platyny i 10% złota nie jest niczym nowym. Jednak sam sposób jego przeprowadzenia jest nowatorski. Generalnie rzecz biorąc uznaje się, że o odporności metali na ścieranie decyduje ich twardość. Tymczasem naukowcy z Sandia Laboratories zaproponowali nową teorię, zgodnie z którą o odporności na ścieranie decyduje to, w jaki sposób metal reaguje na ciepło. Aby udowodnić tę teorię wybrali pasujące metale, ich proporcje i sposób produkcji stopu.

Wiele stopów jest tworzonych pod kątem zwiększania ich wytrzymałości poprzez redukcję wielkości ziarna. Mimo to przy ekstremalnych naciskach i temperaturach stopy stają się miękkie lub ziarniste, szczególnie, gdy są poddane długotrwałemu działaniu takich czynników. Nasz stop złota i platyny charakteryzuje się doskonałą stabilnością mechaniczną i termiczną. Po poddaniu go długotrwałemu działaniu niekorzystnych czynników nie zauważyliśmy zbyt wielu zmian w jego mikrostrukturze, wyjaśnia John Curry, jeden z badaczy.

Uzyskany przez nich stop wygląda jak zwykła platyna, jest nieco cięższy niż czyste złoto. Co interesujące, nie jest twardszy od innych stopów złota z platyną, ale jest znacznie bardziej odporny na wysokie temperatury i sto razy bardziej odporny na ścieranie.

Przygotowując nowy stop naukowcy najpierw przeprowadzili obliczenia i symulacje, które pokazały, jak pojedyncze atomy wpływają na właściwości materiału. Rozpoczęliśmy od podstawowych zasad mechaniki na poziomie atomów i mikrostruktur. Połączyliśmy wszystkie dane tak, by zrozumieć, dlaczego całość sprawuje się lepiej lub gorzej i dopiero po tym stworzyliśmy stop, który sprawuje się lepiej, mówią uczeni.

Pomimo starannie przeprowadzonych obliczeń i symulacji, naukowców czekały też niespodzianki. Pewnego razu, gdy testowali swój stop zauważyli, że na jego powierzchni zaczęła tworzyć się czarna warstwa. Okazało się, że to węgiel, podobny w strukturze do diamentu, jedno z najlepszych stworzonych przez człowieka pokryć ochronnych. Stop stworzył swój własny lubrykant! Zwykle wytworzenie takiej warstwy wymaga specjalnych warunkach, tutaj jednak powstała ona spontanicznie.

Sądzimy, że stabilność i odporność naszego materiału na ścieranie spowodowała, że zawierające węgiel molekuły pochodzące z otoczenia przyczepiły się do powierzchni stopu i podczas testów ścierania doszło do ich degradacji, co doprowadziło do pojawienia się podobnej do diamentu warstwy. W przemyśle warstwy takie uzyskuje się w komorach próżniowych w obecności plazmy, to bardzo kosztowny proces, mówi Curry. Uczeni nie wykluczają, że zaobserwowane zjawisko uda się wykorzystać, by jeszcze bardziej zwiększyć wytrzymałość stopu na ścieranie. Być może też powstanie tańszy sposób uzyskiwania wspomnianego lubrykantu.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Nowa aktywowana światłem powłoka, zabija bakterie takie jak gronkowiec złocisty i Escherichia coli. Twórcami powłoki, która może znacznie zmniejszyć liczbę zakażeń szpitalnych są naukowcy z University College London. Powłokę można zastosować wewnątrz cewników czy rurek wentylacyjnych, które są ważnymi źródłami zakażeń szpitalnych.
      Zakażenia szpitalne to bardzo poważny problem na całym świecie. Ocenia się, że w Polsce nawet 10% pacjentów jest narażonych na zakażenia szpitalne, a bezpośrednie koszty ich leczenia to około 800 milionów złotych rocznie. W UE z powodu zakażeń szpitalnych umiera około 40 000 osób w ciągu roku.
      Zakażenia te najczęściej powodowane są przez Clostridioides difficile, metycylinoopornego gronkowca złocistego (MRSA) oraz E. coli. Teraz z Nature Communications dowiadujemy się o powstaniu powłoki antybakteryjnej, która jest aktywowana światłem o natężeniu zaledwie 300 luksów. Takie światło spotyka się w poczekalniach i innych tego typu pomieszczeniach szpitalnych.
      Opracowanie nowej powłoki oznacza, że można pokryć nią ściany i pozbyć się w ten sposób bakterii. Podobne istniejące dotychczas powłoki wymagały do aktywacji światła o natężeniu 3000 luksów. To bardzo intensywne światło, spotykane na salach operacyjnych.
      Nowa bakteriobójcza powłoka zbudowana jest z niewielkich fragmentów zmodyfikowanego złota zamkniętego w polimerze pokrytym fioletem krystalicznym, który ma właściwości grzybo- i bakteriobójcze.
      Barwniki takie jak fiolet krystaliczny to obiecujący kandydaci do utrzymywania sterylnych powierzchni. Są obecnie szeroko stosowane do odkażania ran. Gdy zostają wystawione na działanie światła wytwarzają reaktywne formy tlenu, które zabijają bakterie uszkadzając ich błony komórkowe i DNA. Połączenie tych barwników z metalami takimi jak złoto, srebro czy tlenek cynku wzmacnia efekt bakteriobójczy, mówi główny autor badań, doktor Gi Byoung Hwang
      Inne powłoki zabijające bakterie wymagają albo zastosowania światła ultrafioletowego, które jest niebezpieczne dla człowieka, albo bardzo intensywnego źródła światła, co nie jest zbyt praktyczne. Zaskoczyło nas, że nasza powłoka skutecznie zwalcza gronkowca złocistego i E. coli w warunkach naturalnego oświetlenia. Jest więc bardzo obiecującym materiałem, który można by stosować w służbie zdrowia, dodaje współautor badań, profesor Ivan Parkin.
      W ramach eksperymentów naukowcy nakładali na nową powłokę oraz na powłokę kontrolną kolonie bakterii w ilości 100 000 sztuk na mililitr. Eksperymenty prowadzono z użyciem gronkowca złocistego oraz E. coli. Porównywano ilość bakterii w ciemności oraz w oświetleniu o intensywności od 200 do 429 luksów.
      Okazało się, że powłoka kontrolna, składająca się z samego polimeru i fioletu krystalicznego nie zabijała bakterii w warunkach naturalnego oświetlenia. Tymczasem powłoka antybakteryjna znacząco wpłynęła na zmniejszenie rozprzestrzeniania się bakterii.
      E. coli była bardziej odporna na jej działanie niż S. aureus. Do znacznej redukcji liczby E. coli doszło po dłuższym czasie. Prawdopodobnie dzieje się tak, gdyż ściana komórkowa E. coli zbudowana jest z podwójnej membrany, a S. aureus z pojedynczej, wyjaśnia doktor Elaine Allan.
      Ku zdumieniu naukowców okazało się, że powłoka antybakteryjna wytwarza nadtlenek wodoru, który wchodzi w skład wody utlenionej. Działa on bezpośrednio na ścianę komórkową, zatem wolniej niszczy bakterie o grubszej ścianie. Obecne w naszej powłoce złoto jest kluczem do powstawania nadtlenku wodoru. Jako, że nasza powłoka wymaga zastosowania znacznie mniejszej ilości złota niż podobne powłoki, jest ona też tańsza, zapewnia kolejny z autorów badań, profesor Asterios Gavriilidis.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W greckim Pylos archeolodzy odkryli dwa wypełnione cennymi przedmiotami groby w kształcie uli – Tholos VI i Tholos VII. Jack Davis i Sharon Stocker dokonali odkrycia badając okolice, w których przed kilku laty znaleźli inny niezwykły grób – miejsce spoczynku „Wojownika Gryfa”.
      Przez ostatnich 18 miesięcy naukowcy byli zajęci odkopywaniem i dokumentowaniem najnowszego znaleziska. Podobnie jak w przypadku „Wojownika Gryfa” tak i tutaj już po kilku dniach wiedzieliśmy, że to naprawdę ważne odkrycie, mówią uczeni.
      Teraz również szybko okazało się, że groby są bardzo bogato wyposażone. Na ich podłogach zalegały płatki złota, którymi niegdyś pokryte były ściany. Na złotym pierścieniu widzimy dwa byki w otoczeniu snopków jęczmienia. To interesująca scena – bydło otoczone zbożem. To podstawy rolnictwa. O ile nam wiadomo, to jedyne przedstawienie zboża w sztuce minojskiej, stwierdza Davis.
      Na znalezionych dziełach sztuki widzimy wiele mitologicznych motywów. Na pieczęci z agatu widzimy dwie figury podobne do lwów. To duchy opiekuńcze. Stoją wyprostowane na tylnych łapach zaopatrzonych w pazury. Jeden z nich trzyma dzban, drugi kadzidło. To ofiary na znajdujący się między nimi ołtarz. Nad postaciami świeci 16-ramienna gwiazda. Taką sama występuje na brązowych i złotych artefaktach znalezionych w grobach. To rzadkie znalezisko. W mykeńskiej ikonografii rzadko występuje 16-ramienna gwiazda. Fakt, że znaleźliśmy ten motyw na dwóch różnych materiałach (agacie i złocie) jest wart odnotowania, dodaje Stocker. Z kolei motyw duchów opiekuńczych jest bardzo rozpowszechniony na zabytkach z tego okresu. Problem w tym, że nie mamy żadnych minojskich ani mykeńskich zabytków pisanych, w których zanotowano by informacje na temat religii czy wyjaśniano symbolikę, mówi Stocker.
      Archeolodzy trafili też na złoty wisiorek przedstawiający egipską boginię Hathor. To szczególnie interesujące w świetle roli, jaką odgrywała w Egipcie – była opiekunką zmarłych.
      Wyposażenie grobów wskazuje, że – podobnie jak w przypadku „Wojownika Gryfa” – były one przeznaczone dla kogoś znacznego. Znaleziono tam bursztyn znad Bałtyku, egipski ametyst, importowany karneol i dużo złota.
      Jak zauważają archeolodzy, groby pochodzą z okresu, w którym dobra luksusowe i importowane były wielką rzadkością. I nagle odkrywamy bogato wyposażone groby. Widzimy eksplozję bogactwa. To lata, które dały początek greckiemu okresowi klasycznemu, stwierdza Stocker.
      Odkryte groby znajdują się w pobliżu Pałacu Nestora, o którym wspomina Homer w Iliadzie oraz Odysei. Jeśli spojrzymy na mapę, zobaczymy, że Pylos leży na uboczu. Trzeba przebyć góry, by się tutaj dostać. Do niedawna nie wspominały o nim nawet przewodniki turystyczne. Jeśli jednak przybywa się tutaj od strony morza, to takie położenie ma więcej sensu. Znajdujemy się na drodze prowadzącej do Italii. Okazuje się, że jesteśmy w ważnym miejscu szklaków handlowych epoki brązu.
      Wykopalisk w tym miejscu chciał dokonać już już Carl Blegen, który w 1939 roku odkrył Pałac Nestora i grób Tholos IV. Wrócił w latach 50. ubiegłego wieku, by dokończyć prace, ale nie właściciel ziemi nie zgodził się na rozszerzenie obszaru badań. Dlatego też Tholos VI i Tholos VII musiały czekać kolejnych 50 lat lat na swoich odkrywców.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Oddając stary telefon komórkowy do recyklingu, można pomóc w ochronie habitatu krytycznie zagrożonych wschodnich goryli nizinnych (Gorilla beringei graueri).
      Naukowcy z Uniwersytetu Australii Południowej i Zoos Victoria oceniali efekty osiągnięte w pierwszych 6 latach realizacji programu recyklingu telefonów They're Calling On You. Kampania wystartowała w 2009 r. i nadal trwa.
      Starte telefony mogą zostać ponownie wykorzystane na różne sposoby. Jedną z opcji jest rozmontowanie i odzyskanie tzw. minerałów konfliktu; są to minerały i metale z tzw. grupy "3TG" - Tin, Tantalum, Tungsten, Gold - czyli cyna, tantal, wolfram i ich rudy oraz złoto pochodzące z obszarów dotkniętych konfliktami i obszarów wysokiego ryzyka. W artykule opublikowanym na łamach PLoS ONE badaczki wspominają np. o koltanie - rudzie tantalu i niobu, która jest mieszaniną dwóch minerałów, kolumbitu i tantalitu. Gwoli wyjaśnienia, ojczyzna goryli, Demokratyczna Republika Konga, dysponuje ok. 70% światowych zasobów koltanu.
      Ambasadorami wschodnich goryli nizinnych są w Zoos Victoria zachodnie goryle nizinne (Gorilla gorilla gorilla).
      W ramach programu ludzi odwiedzających ogród zoologiczny i społeczność Wiktorii edukowano w zakresie wartości starych telefonów. Można się było dowiedzieć, że wydobycie metali niszczy habitat goryli we wschodniej Demokratycznej Republice Konga i że w ten sposób pozyskiwane są fundusze na finansowanie wojen i wszelkiego rodzaju konfliktów.
      Z 30-40 poddanych recyklingowi telefonów można średnio odzyskać 1 g złota - opowiada dr Carla Litchfield z Uniwersytetu Australii Południowej. Sprzedaż telefonów komórkowych rośnie, podobnie jak zawartość złota w niektórych smartfonach, w związku z tym szacuje się, że naturalne źródła złota wyczerpią się do 2030 r.
      Litchfield, Rachel Lowry i Jill Dorrian dodają, że istnieje trochę barier związanych z recyklingiem telefonów; w wielu krajach brakuje punktów recyklingu e-odpadów, ponadto producenci często chronią skład swoich aparatów. Do tego dochodzą kwestie prywatności i ochrony danych osobowych, a także zwykłe zbieractwo.
      Badaczki wyliczają, że do 2035 r. w Niemczech w niepoddanych recyklingowi telefonach i smartfonach będzie się znajdować ponad 8 tysięcy ton metali szlachetnych, zaś do 2025 r. w 0,35 mld telefonów utknie w Chinach poza "systemem" ok. 9 t złota, 15 t srebra i 3100 t miedzi.
      Zbieractwo stanowi poważny problem, gdyż metale nie są odzyskiwane i nie powracają do gospodarki obiegu zamkniętego, przez co trzeba je na nowo wydobywać w dzikich rejonach. Inną kwestią jest to, że jeśli ludzie już pozbywają się starych aparatów, wyrzucają je do zwykłych śmieci, przez co lądują one na wysypisku, gdzie uwalniają toksyczne metale.
      Do 2014 r. zwiedzający zoo oddali ponad 115 tys. (115.369) starych telefonów komórkowych. Liczba ta może się wydawać kroplą w oceanie - to zaledwie 0,01% z 1 mld porzuconych aparatów - ale jeśli spojrzy się na to w skali liczebności populacji stanu Wiktoria (mieszka tam 6 mln osób), wynik jest naprawdę imponujący. Oby kampanię udało się wdrożyć globalnie, wtedy naprawdę można by dużo zdziałać.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W Australii Zachodniej w Beta Hunt Mine wydobyto 2 duże inkrustowane złotem głazy z kwarcu. Złoto z każdego z nich jest warte miliony dolarów.
      Jak poinformowała kanadyjska spółka wydobywcza RNC Minerals, większy z kamieni waży 95 kg i zawiera 2440 uncji (ok. 69 kg) złota. Jego wartość jest szacowana na circa 4 mln dolarów kanadyjskich. Mniejszy głaz o wadze 63 kg zawiera 1620 uncji (ok. 46 kg) złota. W tym przypadku wartość urobku szacuje się na 2,6 mln CAD.
      RNC Minerals dodaje, że w zeszłym tygodniu z kopalni w pobliżu Kalgoorlie wydobyto złoto warte łącznie 15 mln CAD (11 mln USD).
      Górnicy w Australii często wydobywają 2 g złota na tonę skały, tymczasem jak wylicza prof. Sam Spearing z Curtin University, w Beta Hunt Mine pozyskano aż 2200 g na tonę. Bardzo, bardzo rzadko spotykamy się z takimi wynikami. To skrajnie rzadkie i bardzo ekscytujące odkrycie.
      Początkowo w Beta Hunt poszukiwano głównie niklu. Po odkryciu w czerwcu śladów złota nieco bliżej powierzchni, górnicy skupili się jednak na żyle zlokalizowanej na głębokości 500 m.
      Mark Selby, dyrektor wykonawczy RNC Minerals, wyjaśnia, że największe skały trafią na aukcje.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Badacze z Tohoku University opracowali superelastyczny stop żelaza, którego wytrzymałość na rozciąganie przekracza granicę 1 gigapaskala. Może on być wykorzystywany podczas skomplikowanych operacji serca i mózgu oraz w konstrukcjach budowanych na obszarach występowania trzęsień ziemi.
      Japończycy twierdzą, że po rozciągnięciu materiał – żelazo polikrystaliczne - powraca do pierwotnego kształtu, a jego nadzwyczajna elastyczność decyduje o kilku innych właściwościach, w tym o kowalności i zmiennej magnetyzacji.
      Maksymalny poziom naprężenia nowego stopu, po którego przekroczeniu następuje przerwanie, jest dwukrotnie wyższy niż w przypadku nitinolu (NiTi, stopu z pamięcią kształtu; 49% niklu i 51% tytanu). Wg naukowców z Kraju Kwitnącej Wiśni, nadaje się on do wykorzystania w postaci stentów – rurek podtrzymujących naczynia i zapobiegających ich zapadaniu się.
      Ponieważ stop żelaza charakteryzuje się wysokim naprężeniem maksymalnym (dużą wytrzymałością), można z niego "wyciągać" bardzo cienkie przewody, które sięgają położonych w głębi ciała rejonów, np. mózgu, gdzie mają się znaleźć stenty. Średnica nitinolowych sprężynek stosowanych obecnie przy angioplastyce wieńcowej jest natomiast zbyt duża, żeby przeprowadzić podobny zabieg na mózgu – wyjaśnia jeden z członków japońskiego zespołu badawczego T. Omori.
      W komentarzu do artykułu zespołu z Tohoku University opublikowanego na łamach Science profesor Ibrahim Karaman z Texas A&M University i jego doktorant Ji Ma napisali, że po ogrzaniu nowy stop wykazuje właściwości bezdyfuzyjnej przemiany fazowej. Atomy kryształów w uporządkowany sposób przeorganizowują swoje upakowanie, co leży u podłoża makroskopowej zmiany kształtu obiektu. Po zaimplantowaniu stent z żelaza polikrystalicznego rozszerza się pod wpływem ciepła ciała i osiąga pożądaną formę.
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...