Химики напечатали самовосстанавливающийся магнит — Naked Science
6 минут
Редакция

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
©Wikipedia

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

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Позавчера, 09:47
4 минуты
Сергей Васильев

Потеряв в схватке с крупным хищником почти всю заднюю часть тела и глаз, трилобиту удалось выжить и даже частично восстановиться.

Позавчера, 14:11
5 минут
Илья Ведмеденко

По информации СМИ, модуль «Наука» столкнулся с техническими проблемами. Они могут существенно осложнить стыковку с Международной космической станцией.

Позавчера, 10:50
5 минут
Сергей Васильев

Уникальный пример межвидовой конкуренции человекообразных, окончившейся гибелью более крупного животного, наблюдали в национальном парке на западе Африки.

21 июля
22 минуты
Александр Березин

Существующие континенты движутся к слиянию в один — это лишь вопрос времени, считают большинство исследователей. Группа ученых решила выяснить, что будет с обитаемостью Земли после того, как это слияние завершится. Как оказалось, температура на планете существенно вырастет при любом исходе. Но в случае формирования одного из двух возможных суперконтинентов на суше станет намного холоднее. Если возникнет второй суперконтинент, доля обитаемой твердой поверхности, напротив, возрастет. Почему так получается и что из этого следует?

21 июля
4 минуты
Сергей Васильев

До сих пор было неизвестно, могут ли плоды передавать сигналы материнскому растению, но опыты, поставленные на томатах, показали, что это действительно происходит.

18 июля
5 минут
Илья Ведмеденко

Представлены первые фотографии перспективного российского боевого самолета, премьера которого состоится на грядущем авиасалоне МАКС. Ранее мы уже могли видеть новую машину, однако ее скрывал защитный чехол.

13 июля
5 минут
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
7 минут
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

11 июля
28 минут
Александр Березин

Еще год назад почти все были уверены, что эпидемия быстро закончится. Ведь научные исследования говорили: иммунитет переболевших очень сильный, а повторные заболевания крайне редки. Российские власти все еще верят в это: глава Роспотребнадзора Анна Попова утверждает, будто повторно болеет только 1%. От этого в России до сих пор ждут достижения «группового иммунитета» осенью — и, разумеется, снятия ковидных ограничений. К сожалению, это пустые надежды. Данные из других стран вообще не показывают реальной возможности достичь группового иммунитета за счет переболевших. Разбираемся в деталях.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

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

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: