04.11.2016
Редакция Naked Science

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, 12:32
Алиса Гаджиева

Археологи обнаружили доказательства того, что доисторическое строение возрастом в 11 тысяч лет использовали для церемониальных действий, а потом преднамеренно засыпали землей.

Позавчера, 13:46
Александр Березин

Повелители тундростепей Евразийского континента, оказывается, вовсе не вымерли с концом ледникового периода. Вопреки тому, что считалось ранее, они выжили — как минимум на Таймыре и как минимум до 1900 года до нашей эры. А это на много веков позже постройки пирамиды Хеопса. Получается, человек не привел мамонта к вымиранию? Или, напротив, нашел затерянные на Таймыре остатки вида и уничтожил их совсем недавно? Это сложный вопрос, от которого зависит ответ на другой: могут ли слоны заселить Север России и в наши дни?

Позавчера, 13:37
Ольга Иванова

Американские исследователи пришли к выводу, что человеческий мозг уменьшился из-за процессов глобализации, кооперации и разделения труда.

19 октября
Илья Ведмеденко

В КНР испытали монолитный твердотопливный ракетный двигатель, имеющий самую большую тягу в мире. Разработка изделия важна для создания ракет тяжелого класса.

Позавчера, 12:32
Алиса Гаджиева

Археологи обнаружили доказательства того, что доисторическое строение возрастом в 11 тысяч лет использовали для церемониальных действий, а потом преднамеренно засыпали землей.

Позавчера, 13:46
Александр Березин

Повелители тундростепей Евразийского континента, оказывается, вовсе не вымерли с концом ледникового периода. Вопреки тому, что считалось ранее, они выжили — как минимум на Таймыре и как минимум до 1900 года до нашей эры. А это на много веков позже постройки пирамиды Хеопса. Получается, человек не привел мамонта к вымиранию? Или, напротив, нашел затерянные на Таймыре остатки вида и уничтожил их совсем недавно? Это сложный вопрос, от которого зависит ответ на другой: могут ли слоны заселить Север России и в наши дни?

13 октября
Мария Азарова

Анализ образцов крови, взятых у российских космонавтов до и после их полета на МКС, показал, что длительное пребывание в космосе может провоцировать повреждение мозга.

12 октября
Алиса Гаджиева

Две тысячи лет назад многие сооружения строили лучше, чем сегодня.

27 сентября
Мария Азарова

Новое исследование генетиков из Германии и Италии, похоже, помогло найти ответ на вопрос, который занимал ученых свыше двух тысяч лет: откуда взялись этруски?

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: