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.
Вчера, 08:45
11 минут
Мария Азарова

Американские ученые показали, что РНК коронавируса SARS-CoV-2 проходит через обратную транскрипцию, встраивается в геном инфицированной клетки и экспрессируется в виде «химерных» транскриптов, сливающихся с вирусными с клеточными последовательностями.

Вчера, 21:42
8 минут
Мария Азарова

Блокирование рецептора, который помогает сохранять энергию в условиях голода, назвали ключом к более безопасным профилактике и лечению ожирения, вызванного неправильным образом жизни.

Вчера, 16:10
29 минут
Илья Ведмеденко

Как это часто бывало в прошлые годы, то, что совсем недавно казалось фантастикой, стало частью обыденной жизни. Речь идет о многоразовых ракетах, которые успели громко заявить о себе в мире. Сможет ли Россия ответить компании SpaceX или Blue Origin?

Вчера, 08:45
11 минут
Мария Азарова

Американские ученые показали, что РНК коронавируса SARS-CoV-2 проходит через обратную транскрипцию, встраивается в геном инфицированной клетки и экспрессируется в виде «химерных» транскриптов, сливающихся с вирусными с клеточными последовательностями.

8 мая
37 минут
Александр Березин

Филипп Мандей основал целое направление исследований: он первым установил, что закисление океанов — последствие глобального потепления — угрожает обонянию и умению ориентироваться у морских рыб. Само собой, это создает угрозу их вымирания. Долго оставалось загадкой только одно: как существующие виды рыб перенесли серьезное закисление океана при прошлых изменениях климата. Теперь все проясняется: похоже, Мандей обнаружил эффект, которого никогда не было. Интересно, что вместе с ним его наблюдали еще 179 ученых — и теперь все они оказались в центре чудовищного скандала. Попробуем разобраться в деталях.

8 мая
13 минут
Александр Речкин

В учебниках истории XX века, на сотнях плакатах и в десятках кинофильмах о Второй мировой войне мы видели знаменитые танки, «катюши» и бороздящие небеса Ил-2. Давайте проверим, сможете ли вы отличить советскую военную технику от машин союзников и стран «оси».

16 апреля
4 минуты
Илья Ведмеденко

Исследователи установили, что обнаруженный в Баренцевом море объект — погибшая советская субмарина типа «Крейсерская». Это одна из самых больших подлодок СССР периода Второй мировой.

23 апреля
11 минут
Василий Парфенов

Действующий глава NASA в рамках общения с прессой ответил на ряд вопросов, касающихся недавних заявлений российских политиков и главы «Роскосмоса» о скором отказе от собственного сегмента МКС. Администратор заверил всех, что агентство находится в хороших отношениях с Россией, а также поделился информацией о согласовании обмена местами для астронавтов и космонавтов в пилотируемых миссиях двух стран.

25 апреля
17 минут
Александр Березин

На этой неделе СМИ выдали новость, от которой можно впасть в шок: «Ранее из России уезжало около 14 тысяч исследователей [в год], теперь — 70 тысяч». Мы внимательно разобрались в ситуации и вынуждены отметить, что ничего подобного не было и нет. В реальности речь вовсе не об ученых и даже не о высококвалифицированных специалистах. Проблемы с учеными в России есть. Но в этом случае речь идет не о них, а о том, что отдельные бывшие комсомольские вожаки, удачно устроившиеся в РАН, перепутали утечку мозгов из России с отъездом из нее гастарбайтеров. Разбираемся, как это у них получилось.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

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: