Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Заводы, гаджеты, дороги: как каучук из джунглей оказался в вашем смартфоне
Видео о сборе каучука захлестнуло интернет. Но если его сбор привлекает внимание своей экзотикой, то вопрос о применении каучука в повседневной жизни для многих до сих пор открыт. Ученые Пермского Политеха рассказали, благодаря чему материал завоевал мир, почему он стал незаменим на заводах, как его применяют для 3D-печати, роботов и гибкой электроники, как он защищает автовладельцев от ДТП, помогает реже перекладывать асфальт и в каких неожиданных предметах он содержится.
Молекулярная магия
Каучук представляет собой эластомер, обладающий уникальной способностью возвращаться к своей первоначальной форме после растяжения или сжатия. На молекулярном уровне он состоит из длинных полимерных цепей, связанных между собой.
— Существуют два основных вида каучука: натуральный добывают из латекса – млечного сока каучуконосных растений, преимущественно из бразильской гевеи. Процесс получения включает надрезы на коре дерева, через которые белая субстанция стекает в емкости. В латексе содержится около 30–40% каучука, а остальное — это вода, белки, смолы и другие вещества. Для выделения каучука латекс обрабатывают кислотой, например, уксусной или муравьиной, что вызывает его свертывание. Затем эту массу промывают, раскатывают в листы и сушат, — рассказывает Нина Любимова, старший преподаватель кафедры «Общая физика» Пермского Политеха.
Синтетический эластомер производят совсем иначе — его создают путем полимеризации нефтехимических мономеров, таких как бутадиен, изопрен или стирол.
От дерева гевеи до заводов
Настоящая революция произошла благодаря открытию вулканизации — процессу, который превратил изначально клейкий и неустойчивый природный материал в резину. В 1839 году американский изобретатель Чарльз Гудьир случайно нагрел смесь каучука и серы на кухонной плите. Вместо ожидаемого плавления масса стала более прочной, эластичной и устойчивой к температурам. Это открытие привело к созданию резины, которая не размягчалась в жару и не трескалась на холоде.
— После открытия резина стала менее уязвимой к перепадам температур, более упругой, устойчивой к растворителям и механическим повреждениям. Именно благодаря этому технологическому прорыву мир получил универсальный материал, без которого сложно представить современную жизнь — от автомобильных шин и герметичных уплотнений до электроизоляции, подошвы обуви и бесчисленного множества других изделий, обеспечивающих комфорт и безопасность нашей повседневной жизни, — говорит Нина Любимова.
Битва эластомеров
Синтетический каучук, появившийся в ответ на ограниченность ресурсов натурального и потребность в материалах с заданными свойствами, постепенно занял доминирующее положение на рынке.
— Главное преимущество синтетического каучука в том, что мы можем создавать его с нужными нам свойствами. Например, для автомобильных шин очень важно, чтобы резина не стиралась долгое время. Поэтому там используют очень износостойкий бутадиен-стирольный каучук. А там, где материал должен контактировать с маслом или бензином (например, в прокладках двигателя), используют нитрильный, потому что он не боится этих веществ, — рассказывает физик Пермского Политеха.
Однако натуральный каучук сохраняет свои позиции в тех областях, где важна высокая прочность на разрыв и динамическая выносливость, например, в производстве крупногабаритных шин для горной техники. Таким образом, выбор между синтетическим и натуральным каучуком определяется конкретными требованиями к конечному продукту.
3D-печать резиной
В последнее время 3D-печать набирает все большую популярность. Причины очевидны: технологии развиваются и становятся дешевле. Широкое применение в аддитивных технологиях находит резина, хотя и требует особых подходов. Чаще всего используются материалы, сочетающие в себе свойства термопластов (возможность многократной переработки) и эластомеров (упругость и эластичность).
— По сравнению с популярными для 3D-печати пластиками, резина обладает рядом преимуществ, обусловленных ее эластичностью. Изделия из нее способны поглощать энергию удара, гасить вибрации и обеспечивать герметичность соединений, что делает их незаменимыми в тех случаях, когда требуется амортизация и уплотнение. Кроме того, материал характеризуется более высоким коэффициентом трения, что обеспечивает лучшее сцепление с поверхностями, — объясняет Нина Любимова, старший преподаватель кафедры «Общая физика» Пермского Политеха.
Однако пластики превосходят резину по прочности на разрыв, жесткости и химической стойкости к агрессивным средам, а также обладают более широким спектром доступных цветов и текстур.
Резиновые дороги
Каучук играет важную роль в строительстве дорог, делая их более долговечными, безопасными и тихими.
— Добавка материала в асфальт позволяет быть ему гибким и устойчивым к нагрузкам от автомобилей, предотвращая появление трещин и ям. Он увеличивает сцепление шин с дорожным покрытием, особенно во влажную погоду, снижая риск аварий. Полотна с эластомером поглощают шум от движения транспорта, делая поездки более комфортными для жителей близлежащих домов. Кроме того, автомагистрали с резиновым покрытием более устойчивы к перепадам температур и другим погодным условиям, что снижает вероятность деформации, — поясняет эксперт Пермского Политеха.
Так, например, материал для дорог с добавлением каучука, разработанный учеными Пермского Политеха, лучше сохраняет эластичность при минусовой температуре и более устойчив к деформациям во время жары, что позволяет защитить асфальт от трещин, образующихся из-за замерзания воды и таяния льда, а срок службы такого асфальта может достигать 30 лет без ремонта.
От датчиков до роботов
Гибкая электроника на основе каучука может найти применение в датчиках здоровья, гибких дисплеях, медицинской технике (имплантируемые устройства, электронная кожа), робототехнике (сенсоры для мягких роботов), автомобильной промышленности (датчики и панели управления) и других областях.
— Технологии печати, такие как струйная, трафаретная и 3D, позволяют наносить проводящие, полупроводниковые и диэлектрические материалы на каучуковую подложку, формируя необходимые электронные компоненты и соединения. Разрабатываются специальные чернила и пасты на основе наночастиц металлов, полимеров и других материалов, совместимые с каучуком и обеспечивающие необходимые электрические характеристики. Все это позволит создавать устройства сложной формы, адаптирующиеся к поверхности тела или другим неровным поверхностям. Это открывает новые возможности для мониторинга здоровья, создания протезов с тактильной чувствительностью и разработки интерфейсов человек-машина нового поколения, — рассказывает физик Пермского Политеха.
Топ-5 неожиданных вещей, в которых прячется каучук
В автомобильной промышленности эластомер используется в уплотнителях дверей машин, предотвращающих попадание воды и шума в салон.
В мире моды и текстиля резина в виде эластичных нитей используется для создания тянущихся тканей, таких как спандекс и лайкра.
Некоторые краски для граффити содержат резиновые добавки, которые делают покрытие более гибким и устойчивым к растрескиванию.
Жевательная резинка, которую мы знаем сегодня, имеет интересную историю. Когда-то для придания ей эластичности использовали натуральный латекс, тот самый сок каучукового дерева. Именно он придавал продукту упругость и возможность долго жеваться.
— В настоящее время латекс заменяют синтетическими полимерами. Эти современные материалы, такие как полиизобутилен и поливинилацетат, образуют так называемую «жевательную основу». Несмотря на то что они созданы искусственно, по своим свойствам и ощущениям во рту эта основа очень похожа на резину, — отмечает ученая.
И, конечно, нельзя забывать о медицине, где хирургические перчатки, чаще всего изготавливаемые из латекса (натурального каучука), обеспечивают надежную защиту врачей и пациентов от инфекций.
Telegram 
Дзен 
VK Новое исследование показало, что вейперы, причем даже те, кто уже отказались от этой привычки, подвержены язвенной болезни желудка в большей степени, чем люди, никогда не курившие электронные сигареты.
В комплексах uST, где беспилотный транспорт фактически движется по натянутым струнам, возникают вынужденные и собственные колебания. При совпадении частот этих колебаний возможен резкий рост амплитуды. Это, в свою очередь, вызывает резонанс, который способен привести к ухудшению комфорта пассажиров и даже к повреждению самой путевой структуры. Чтобы решить эту потенциальную проблему, инженеры компании UST Inc. провели ряд исследований.
Ученые из МФТИ разработали и предложили новую систему единиц для электродинамики, способную примирить два главенствующих, но исторически несовместимых подхода. Эта компромиссная система, названная авторами физико-технической (ФТ), сохраняет практическое удобство Международной системы единиц (СИ), используемой инженерами по всему миру, и в то же время отражает теоретическую стройность и симметрию гауссовой системы (СГС), предпочитаемой физиками-теоретиками.
В последнее время отказ от глютена, или клейковины — белков, содержащихся в пшенице, ржи и ячмене, — превратился в модный тренд. В соцсетях и СМИ некоторые популярные блогеры и знаменитости преподносят безглютеновые диеты как секрет хороших самочувствия и внешности. Тем не менее обзор десятков научных работ показал, что у большинства людей, считающих себя чувствительными к глютену, причина негативной реакции часто кроется не в самой клейковине.
Физики нашли способ использовать собственные электроны радия для считывания информации о ядре атома. Соединение радиоактивного элемента с фтором позволило электронам ненадолго проникать в ядро.
Один и тот же фитнес-браслет считает шаги и калории одинаково у мужчин и женщин, но внутренний отклик организма на физическую нагрузку различается. Это выяснили авторы нового исследования. Ученые пришли к выводу: чтобы добиться такого же результата в снижении риска сердечно-сосудистых заболеваний, мужчинам от 50 лет нужно заниматься в спортзале более чем в два раза усерднее женщин. Результаты этой работы могут привести к пересмотру универсальных рекомендаций по физической активности.
Проанализировав данные наблюдений, полученных с помощью наземных обсерваторий за последние два десятилетия, астрономы обнаружили потенциально обитаемый мир — суперземлю Gliese 251 c (GJ 251 с). Планета обращается вокруг красного карлика на расстоянии около 18 световых лет от Земли и считается одним из самых перспективных кандидатов для поисков жизни.
Согласно новой гипотезе, сознание возникает не только из-за активности нейронов, но и благодаря физическим процессам — электромагнитным полям от движения жидкости в мозге. Эта модель, как и ее предшественники, пока носит теоретический характер, но предлагает нестандартный взгляд на проблему синхронизации работы разных отделов мозга.
В современном доме, насыщенном разнообразной техникой, удлинители стали незаменимым атрибутом, позволяющим обеспечить электропитанием все необходимые устройства. Однако мало кто задумывается, что привычное использование этого аксессуара может нести серьезную угрозу безопасности. По статистике, значительная часть бытовых пожаров происходит из-за неправильной эксплуатации электропроводки и вспомогательных устройств. Какие приборы категорически нельзя подключать через удлинители и почему это может привести к трагическим последствиям, рассказывает профессор кафедры наноэлектроники РТУ МИРЭА, доктор физико-математических наук Алексей Юрасов.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно