#материалы

От стабилизации сердечного ритма до точности космических аппаратов — везде требуется кварц. Этот хрупкий минерал незаменим при производстве процессоров смартфонов, оптических элементов лазерных систем, деталей космической техники, медицинских кардиостимуляторов и ультразвуковых датчиков. Он используется в волоконно-оптических линиях связи, высокоточных научных приборах и защитных стеклах космических аппаратов. Мировой рынок этого универсального минерала уверенно растет: при текущей оценке в 7,31 миллиарда долларов и рыночной стоимости в 1,2 миллиарда долларов в 2024 году, к 2029 году его объем достигнет 8,98 миллиарда долларов. Однако его обработка остается сложным вызовом для высокотехнологичных отраслей: малейшая ошибка при сверлении ведет к сколам, трещинам и браку дорогостоящих компонентов. Ученые ПНИПУ разработали одно из первых в мире готовых решений для сверления хрупкого кварца. Результаты уже сейчас позволяют производителям сократить время обработки на 40%, снизить процент брака и заменить дорогие импортные аналоги эффективной отечественной разработкой.

Научный журналист и член редсовета Naked Science Егор Быковский беседует с представителем научного дивизиона госкорпорации «Росатом» Артуром Гареевым о графите — что это за материал, каковы его ключевые свойства и области применения и почему сегодня к нему приковано столько внимания.

Международная группа ученых под руководством физиков из Центра фотоники и двумерных материалов Московского физико-технического института (МФТИ) экспериментально доказала, что электроны в графене могут вести себя как особая «томографическая жидкость». В такой жидкости коллективные возмущения (сложно устроенные волны) разного типа затухают с кардинально разной скоростью, что открывает новые перспективы для электроники.

Белорусские инженеры разработали методы, позволяющие бетону «чувствовать» внутренние процессы – отслеживать температуру, влажность и напряжения в реальном времени. Эти разработки легли в основу совершенствования опор рельсо-струнного комплекса uST.

24 октября — День нейлоновых чулок. Эта дата символизирует настоящую революцию в мире моды и технологий: в 1939 году в США состоялся первый массовый выпуск этой продукции. Благодаря прочности и стойкости нейлона к истиранию, его применяют в самых неожиданных сферах жизни. Ученый Пермского Политеха рассказал, где его используют сегодня, и какие мифы существуют об этом материале.

Работая со сплавами Гейслера, которые обеспечивают высокоэффективное и экологически безопасное охлаждение в конструкции холодильников и тепловых насосов, физики Томского государственного университета усовершенствовали структуру поликристаллов сплава NiFeGa(Co). К нему был добавлен бор, и новый материал NiFeGaCoB показал значительный охлаждающий эффект в широком интервале температур – до 125°С. Кроме того, специальная термомеханическая обработка полученного сплава сделала его прочным и пластичным, что несвойственно поликристаллам в обычном состоянии. Такие результаты дают возможность повысить качество и при этом удешевить производство деталей для тепловых насосов, холодильников и охлаждающих устройств с микроэлектронной «начинкой», к примеру, компьютеров и мобильных телефонов.

Специалисты UST Inc. разработали технологию получения кожи из грибов, продолжая следовать философии компании, основанной на создании экологичного транспорта и бережном отношении к природе. Организация стремится использовать исключительно безопасные для окружающей среды материалы, такие как кожа на грибной основе, которую можно производить и на Земле, и даже в космосе.

Команда исследователей с участием сотрудников МИЭМ ВШЭ показала, что дефекты в материале могут не снижать, а, наоборот, усиливать сверхпроводимость. Это возможно благодаря взаимодействию дефектных и более чистых областей, которое образует «квантовый клей» — однородную компоненту, связывающую разрозненные сверхпроводящие участки в единую сеть. Расчеты подтвердили, что такой механизм может помочь в создании сверхпроводников, работающих при более высоких температурах.

Исследователи из Пекинского университета изобрели новый резиновый материал, способный превращать тепло человеческого тела в электрическую энергию. Это открытие может сделать возможной автоматическую подзарядку умных часов и других носимых устройств без громоздких аккумуляторов и частой подзарядки.

Слушатели узнают, как люди придумали новые материалы.

Китайские специалисты по нанотехнологиям создали умную куртку с терморегулирующими свойствами. Чем больше человек потеет, тем тоньше она становится, адаптируясь под изменения микросреды тела. Такая одежда в перспективе может обеспечить комфорт на холоде для велосипедистов, курьеров, санитаров или сотрудников дорожной полиции, проводящих много времени на открытом воздухе.

Специалисты «Росатома» разработали базу данных, в которой собраны свойства отечественных материалов, изготовленных с помощью 3D-печати (селективного лазерного плавления). Такая система ускорит подбор материалов в три-пять раз, что важно для авиации, космоса, энергетики и других отраслей, где необходимы сложные детали из металлических сплавов.

Слушатели узнают, какие характеристики делают металлы пригодными для использования в космонавтике.

Международная группа исследователей разработала методику, которая самостоятельно настраивает математическую модель магнитного взаимодействия. Новый алгоритм позволит более реалистично моделировать и проектировать материалы с требуемыми свойствами и предсказывать их свойства перед экспериментальной проверкой.

Коллектив исследователей из МФТИ и Института автоматизации проектирования РАН разработал новаторский вычислительный подход, позволяющий заглянуть в самое сердце процесса усталостного разрушения материалов. Их метод, основанный на комбинации сеточно-характеристических расчетов и технологии перекрывающихся сеток, дает возможность детально, цикл за циклом, моделировать накопление повреждений в конструкциях под воздействием высокочастотных нагрузок, что критически важно для таких отраслей, как авиастроение.

Слушатели узнают, что же такое «умные» материалы и какими уникальными свойствами они могут обладать.

Пару лет назад Россия столкнулась с ситуацией, когда на полках магазинов чуть не кончились продукты. Не потому что не хватало молока, соков или детского питания, а потому что все это просто не получилось бы довезти до потребителя. Мы взяли интервью у Константина Вернигорова, генерального директора экосистемы прикладных научно-исследовательских центров «СИБУР ПолиЛаб», чьи разработчики были среди тех, кто предотвратил такой сценарий. Похоже, впереди у них еще более амбициозные планы.

Слушатели узнают, как появление современных технологий превратили обычный компьютер в мощный инструмент для исследований.

Ученые Сколтеха представили новую простую физическую модель для предсказания твердости материалов, основанную на информации о модуле сдвига и уравнениях состояния кристаллических структур. Модель полезна для широкого спектра практических применений — все параметры в ней можно определить с помощью базовых расчетов либо измерить экспериментально.

Полимерные композиционные материалы широко востребованы в авиационной и ракетно-космической промышленности. Уникальное сочетание в них нескольких компонентов с разными свойствами образует более прочный, долговечный и легкий материал. Но прежде чем массово изготавливать детали из полимерных композитов, необходимо проводить испытания материала, которые занимают время. Ученые Пермского Политеха разработали методику для определения одного из ключевых параметров, влияющих на качество и характеристики будущего композитного изделия. Ее применение в два раза сокращает время на производственные испытания.