Химики напечатали самовосстанавливающийся магнит — Naked Science
04.11.2016
6 минут
Редакция
64

Химики напечатали самовосстанавливающийся магнит

Американские ученые разработали самовосстанавливающиеся чернила, которые могут использоваться в 3D-печати электрохимических устройств. Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances.

untitled-2

Самовосстановливающимися называют синтетические материалы (часто полимеры), которые могут восстанавливать свою целостность без вмешательства человека. Во многих прототипах, однако, для восстановления используют внешний триггер, например нагревание или обработку жидкостью. Это ограничивает применение технологии. Кроме того, в существующих образцах самовосстановление занимает относительно долгое время: от нескольких минут до дней. Поэтому ученые ищут способы ускорить механизм и сделать его менее зависимым от внешних условий.

 

Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего предложили использовать для этого микрочастицы неодимового магнита (Nd2Fe14B). Сперва измельченный металл смешивался с сажей и со стирол-изопрен-стирольным сополимером (SIS). Вещество помещалось в полуавтоматический принтер MSM SPM, и с помощью трафарета авторы изготавливали электроды толщиной около 500 микрометров. Согласно гипотезе, после повреждения фрагменты электрода должны были «притягиваться», поскольку магнитное поле микрочастиц больше их объема. Результаты показали, что этого не происходит.

 

Затем под подложку, параллельно трафарету, помещался стержневой магнит. Его магнитное поле «выравнивало» микрочастицы, в результате чего электрод снова приобретал свойства постоянного магнита. Спустя 15 минут электрод отверждался при температуре 60 градусов Цельсия и на него наносился прозрачный слой изолята.

 

Механизм самовосстановления напечатанного электрода. / © Amay J. Bandodkar, Science Advances, 2016

 

В ходе демонстрации ученые разрезали материал в различных условиях. В серии экспериментов с помощью чернил были изготовлены серебряно-цинковый аккумулятор (Zn-Ag2O), а также датчики пероксида водорода (H2O2) и меди (Cu), каждый из которых подвергался механическим повреждениям. Результаты показали, что восстановление трещины шириной до трех миллиметров во всех случаях происходит в течение 500 миллисекунд. Авторы также многократно повреждали различные участки устройств (до четырех) или один участок (до девяти раз) — это не отражалось на эффективности восстановления.

 

Наконец исследователи моделировали ситуацию, при которой электрод размещен на одежде и подключен к миниатюрному элементу питания и светодиоду. При повреждении электрода вместе с тканью (разрез шириной до трех миллиметров) цепь прерывалась, в результате чего светодиод выключался. Но вскоре фрагменты электрода «сцеплялись» и подача электричества возобновлялась.

 

«Наша работа открывает широкие возможности для производства печатных устройств длительного пользования», — сообщил соавтор работы Джозеф Ван (Joseph Wang). Он добавил, что такие устройства будут дешевыми, поскольку материалы для их изготовления являются доступными. Сейчас неодим используется в качестве основы для мощных постоянных магнитов, для обработки семян, легирования сплавов для повышения прочности.

 

Эксперимент со светодиодом. / © Amay J. Bandodkar, Science Advances, 2016

Вчера, 14:48
8 минут
Мария Азарова

Специалисты подтвердили, что очагом возникновения инфекции стал оптовый рынок в городе Ухань, где продавали не только морепродукты, но и животных, в том числе змей и летучих мышей. Именно они могли быть источниками опасного коронавируса.

Позавчера, 11:41
7 минут
Мария Азарова

Ученые проследили эволюцию небольших придонных Hemiscyllium, которые любят прогуливаться по рифам и пескам и стали отдельным видом девять миллионов лет назад.

9 часов назад
35 минут
Александр Березин

Новый коронавирус — «родственник» старой атипичной пневмонии — уже привел к смерти 26 человек. Считается, что им может быть заражено несколько тысяч. И точно известно, что эпидемия вышла за пределы Китая. Но это не повод впадать в панику. Мы собрали всю известную информацию и попробовали ответить на главные вопросы о новой болезни.

18 января
26 минут
Александр Березин

Многие считают зимнее купание «церковным обычаем». Однако на деле Церковь всегда выступала против него, считая нехристианским, и вредным для здоровья. При всей внешней разумности этой позиции, на самом деле, такие купания могут быть даже полезны — но не для всех. Выясняем, как именно и почему.

19 января
23 минуты
Редакция

Возраст планеты, на которой мы живем, – примерно 4,54 миллиарда лет. И большую часть этого времени она была совершенно не похожа на ту Землю, которую мы знаем. Даже самые экзотические планеты за пределами Солнечной системы, возможно, не столь интересны, как наша родная в некоторые моменты ее истории. Наденем скафандр, сядем в машину времени – и представим себя инопланетными путешественниками, посетившими нашу систему в ее ранние времена.

21 января
1 минута
Илья Ведмеденко

В Соединенных Штатах провели церемонию спуска на воду USS Cooperstown (LCS 23) — корабля прибрежной зоны Littoral Combat Ship типа Freedom. В скором времени он пополнит состав ВМС США.

16 января
5 минут
Илья Ведмеденко

Исследователей в очередной раз удивили привычки кошек: как оказалось, они не прочь питаться одним человеческим трупом на протяжении месяца, несмотря на наличие других тел.

18 января
26 минут
Александр Березин

Многие считают зимнее купание «церковным обычаем». Однако на деле Церковь всегда выступала против него, считая нехристианским, и вредным для здоровья. При всей внешней разумности этой позиции, на самом деле, такие купания могут быть даже полезны — но не для всех. Выясняем, как именно и почему.

7 января
44 минуты
Александр Березин

Вашингтон и Тегеран близки к войне как никогда за последние годы. Но, скорее всего, США не пойдут дальше ограниченных ударов. Слишком уж неприятные последствия имели предшествующие силовые операции Штатов в Иране. Попробуем разобраться, что именно их остановит на этот раз.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: