#материалы

Термомеханическая обработка — важный этап изготовления изделий из металлов и сплавов во многих отраслях промышленности. Она помогает придать им нужную форму, а также значительно улучшить механические свойства (прочность, пластичность), коррозионную стойкость и ряд других характеристик. Основным процессом при такой обработке считается рекристаллизация — перестроение зеренной структуры материала, приводящее к существенному изменению его свойств. Для детального описания этого процесса разработана модель, включающая целый набор параметров. Ученые Пермского Политеха предложили способ их определения, обеспечивающий наиболее точное соответствие между расчетом и экспериментом.

Аддитивные технологии широко применяются в авиации и космической отрасли, медицине, автомобильной промышленности, машиностроении и других областях — для изготовления деталей и прототипов, которые невозможно получить традиционными методами. Изделие, печатаемое слой за слоем, должно надежно удерживаться на платформе принтера, иначе модель может отделиться от подложки. Это приведет к неисправимому браку, поэтому важно подбирать оптимальное сочетание материалов. Чтобы упростить и ускорить процесс, ученые ПНИПУ предложили конструкцию устройства для испытаний образцов при различной температуре. Это позволит снизить количество брака при 3D-печати. Изобретение особенно актуально для технологий послойной печати (FDM), которую широко используют в промышленности для формирования сложных изделий.

Коллектив ЮФУ разработал инновационную микрофлюидную систему, способную работать под высоким давлением и контролировать состояние катализатора и продукты с помощью спектральных методов. Эта инновационная разработка открывает новые возможности для более быстрого и эффективного синтеза материалов, используемых в клеях, высокоэффективных пластмассах, растворителях и моющих средствах.

В Канаде придумали умный материал на основе максена, преобразующий тепло тела в энергию. Одежда из такого материала поможет вести непрерывный мониторинг за показателями здоровья.

Бетон — один из самых распространенных в строительстве материалов. Инженеры пытаются найти все новые способы повысить его прочность, чтобы постройки сохранялись долгие годы. Исследователи из Америки и Швейцарии предложили вариант упрочнить бетон с помощью углекислого газа.

Инфраструктурный центр (НТИ по направлению «Технет» Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (ИЦ «Технет» СПбПУ) провел исследование рынка новых материалов, анализ основных технологических трендов и барьеров развития рынка новых материалов, а также обзор нормативно-правового регулирования отрасли.

Слушатели узнают, откуда взялась наука, и чем конкретно она занимается.

В современной медицине практически любой сустав в организме человека можно заменить искусственным. Эндопротез, например, коленного или тазобедренного сустава полностью повторяет форму природного элемента и выполняет все его функции. Уже несколько лет в Пермском Политехе проводятся комплексные исследования для создания качественных отечественных протезов мирового уровня. Разрабатываются новые материалы и технологии для проверки их характеристик. Но повысить свойства имплантата можно также меняя его внутреннюю структуру, чтобы восстановление человека проходило быстрее, а сам протез служил как можно дольше. Совместная коллаборация ученых из ПНИПУ, КФУ и Университета Лафборо позволила разработать совершенно новый метод проектирования тазобедренных эндопротезов для их производства. Исследование позволяет создавать качественные, долговечные и легкие конструкции под запросы конкретного пациента.

Исследователи из НИЯУ МИФИ в составе международного научного коллектива охарактеризовали новый двумерный материал — хлорид никеля. Ранее существование никелевого 2D-материала считалось невозможным.

Перовскиты — редкие минералы, имеющие различные свойства из-за разнообразия атомов в своей кристаллической структуре. В последние годы активно исследуются высокоэнтропийные перовскиты, где в подрешетках находится много разных атомов, что делает их структуру стабильной и интересной для применения в различных областях, таких как хранение энергии и фотокатализ. Ученые ЮФУ провели исследования и поняли, какие условия приводят к упорядочению атомов в структуре перовскита, и как это можно контролировать. Их работа поможет улучшить процесс синтеза материалов с желаемыми свойствами.

Австралийские ученые показали новый тип напечатанной на 3D-принтере титановой конструкции, обладающей сверхпрочностью, легкостью, а также повышенной коррозионной и термостойкостью. Исследователи считают, что в ближайшем будущем их материал, на изготовление которого уходит относительно немного времени и средств, может найти применение в авиационной и космической промышленности, где сейчас используются в том числе дорогостоящие магниево-литиевые сплавы.

Исследователи из Бристольского университета разобрались, почему черника синяя, хотя кожура содержит только красный пигмент. Оказывается, крошечные ассиметричные структуры в восковой оболочке на поверхности черники придают ей синий цвет.

Механики Института проблем машиноведения РАН и СПбГУ создали новую теорию, позволяющую моделировать процесс упругопластического деформирования металлов при ударном нагружении. Созданная модель, в отличие от аналогов, позволяет объяснить такие особенности диаграммы динамического деформирования, как ее нестабильный, резко изменяющийся характер, в том числе, смену ее поведения с монотонного на немонотонное, что может выражаться, например, в появлении так называемого «зуба текучести», а также в термическом разупрочнении.

Исследователи из Сколтеха и их коллеги из МФТИ и китайского Центра передовых исследований в области науки и технологий высокого давления изучили с использованием суперкомпьютера устойчивость причудливых соединений водорода, лантана и магния, которые существуют при высоких давлениях. Работа показывает, при каких условиях стабильны образованные этими тремя элементами соединения. Некоторые из них являются сверхпроводниками, а пять гидридов или лантана, или магния — без атомов второго металла — описаны учеными впервые.

Ученые из США разработали новую легкую пену из углеродных нанотрубок. Ее можно использовать в качестве подкладки для шлемов — военных и спортивных. Благодаря поглощению кинетической энергии, вызванной ударом, она позволяет предотвращать сотрясения мозга почти в 30 раз эффективнее, чем современные шлемы американских военных. Еще материал можно применять в изготовлении упаковок электронных устройств — для предотвращения повреждений и перегрева.

Слой за слоем, сфера за сферой аддитивные технологии захватывают мир науки и промышленности. Зачастую разработки, которые показывают публике, выглядят демонстрацией возможностей, нежели готовым продуктом. Не будем скрывать: иногда это действительно так. Тем не менее во многих сферах аддитивные технологии показали свою эффективность. Рассказываем, как появились такие технологии, в каких сферах их применяют и какие материалы используют для «печати».

Международный исследовательский институт интеллектуальных материалов ЮФУ совместно с Институтом математики, механики и компьютерных наук ЮФУ и ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН предложили систему 3D-печати для синтеза наночастиц благородных металлов в связке с компьютерным алгоритмом подбора параметров реакции и in situ диагностики (диагностика в реальном времени). Это поможет решить проблему скрининга наночастиц в реальном времени и предотвратить осаждение металлов на стенках каналов.

Исследователи из Швейцарии экспериментально обнаружили, что новый материал приобретает магнитные свойства с помощью механизма, который ранее не наблюдался.

Сегодня 3D-печать изделий на основе послойного нанесения материала используется во многих областях промышленности. Существует много полимерных материалов, которые применяют для печати пластиковых деталей. Для улучшения жесткости, упругости и прочности изделия в полимер добавляют армирующие (укрепляющие) вещества — короткие или непрерывные волокна. 3D-композиты с такими добавками перспективны и экономически доступны. Однако из-за сложностей и особенностей микроструктуры материала механизм его разрушения не до конца изучен. Ученые Пермского Политеха выяснили, как параметры изготовления и микроструктурные характеристики влияют на упругие и разрушающие свойства 3D-печатных полимерных образцов, укрепленных коротким волокном.

Исследователи из МФТИ, ЮНЦ РАН и ЮРГПУ (НПИ) имени М. И. Платова нашли 25 обобщенных структур магнитных кристаллов, которым «психотерапия для материалов» — химические или физические воздействия — может помочь победить фрустрацию («неопределенность» свойств из-за конкуренции и сосуществования разных внутренних взаимодействий) и стать материалами с выраженными и полезными характеристиками. Благодаря строгому и обобщенному результату можно будет эффективнее создавать материалы с заданными свойствами для разных приложений: от энергонезависимой и быстрой памяти до магнитной сенсорики.