Компьютерра, 2008 № 08 (724) - [7]
Другой известный подход, позволяющий многократно восстанавливать разрушения,состоит в использовании полимеров, модифицированных компонентами, которые способны образовывать обратимые межмолекулярные связи. Связи разрываются, например, при нагреве и полностью восстанавливаются при охлаждении. Такой твердый или напоминающий резину материал достаточно подогреть до температуры выше сотни.другой градусов, придать ему нужную форму и вновь охладить. Так легко восстановить разрушения, но это уже мало похоже на самолечение.Кроме того, подобные пластики очень непросто синтезировать.
Секрет нового метода получения эластичного, как резина, и способного к полноценному самолечению материала заключается в использовании надмолекулярных связей. Обычная резина состоит из длинных поперечно связанных между собой полимерных цепочек, благодаря которым она может сильно растягиваться, а затем восстанавливать форму. Такие же свойства материала ученые получили, смешав два сорта небольших молекул. Одни молекулы способны соединяться своими концами только с двумя другими молекулами, а другие - с тремя или более молекулами. В смеси между ними возникают водородные связи, причем первые молекулы могут участвовать только в формировании длинных цепочек, а вторые, благодаря способности к дополнительным связям, еще и образуют поперечные соединения между цепочками.
Если материал разрезать или разорвать,прочные ковалентные связи внутри молекул сохранятся, а порвутся более слабые водородные между молекулами. Концы остаются активными, и если разрыв соединить, прочность полностью восстановится примерно за пятнадцать минут. Но если упустить момент,то на месте разреза активные концы молекул постепенно начнут соединяться и возможность к самолечению будет утрачена примерно за сутки. Похожие материалы были известны и раньше, но для восстановления разорванных связей они требовали нагрева или другой активации, а в новом материале все происходит без воздействия извне и при комнатной температуре.
Казалось бы, что же тут удивительного?Вновь соединить можно два разорванных куска пластилина или жевательной резинки.Но эти материалы пластичны и могут медленно течь под действием внешних сил, у нового же материала эти свойства выражены слабо. Это даже целый класс материалов, поскольку в качестве мономеров двух сортов тут могут выступать разные молекулы, придающие веществу нужные свойства.
Новый материал легко производить из широко доступных и дешевых ингредиентов - жирных кислот растительных масел и мочевины. Он легко разлагается при нагреве, экологически безопасен, может быть использован повторно и нетребует катализаторов при производстве. ГА
Интересную статью опубликовали в журнале Nature ученые из Технологического института Джорджии в Атланте. В работе описываются нити, ткань из которых способна вырабатывать электричество при движении.
Почти год назад мы уже писали об оригинальном "реснитчатом" наногенераторе этой научной группы (см. "КТ" #684). Но тогда речь шла лишь об устройстве для питания наноконструкций, для которого требовался внешний источник энергичных механических колебаний. За год работы ученые вышли на новый качественный уровень. Теперь созданные ими нити обещают появление тканей, одежда, или, скажем, палатки из которых будут способны подзарядить мобильник.
Наногенератор использует уникальные свойства оксида цинка, который одновременно является полупроводником и пьезоэлектриком. Из оксида цинка вокруг обычных кевларовых нитей ученые научились выращивать густую "шубу" из нановолокон диаметром 50–200 нм и длиной 3–4 мкм. После этого достаточно ворсинки другой нити покрыть тонким слоем золота,сплести ее с первой, подсоединить к их концам проводники, и наногенератор готов.
Контакт между золотым покрытием ворсинок одной нити и ворсинками из оксида цинка другой образуют диод Шоттки,пропускающий ток только в одном направлении. А когда вплетенная в ткань пара нитей трется друг о друга, ворсинки изгибаются, и на них, благодаря пьезоэффекту в оксиде цинка, образуются электрические заряды, которые через диод попадают во внешнюю цепь. Одна ворсинка способна выдать до 45 мВ напряжения, но суммарное напряжение многих миллионов ворсинок может достигнуть нескольких вольт, необходимых для питания мобильных устройств.
Согласно оценкам, один квадратный метр такой ткани сможет вырабатывать мощность до 80 мВт. Но пока эксперименты проводились лишь с парой нитей длиной всего несколько миллиметров, которые суммарно производили несколько пикоампер при напряжении несколько милливольт. И над тем, как обеспечить надежные электрические соединения тысяч таких нитей в ткани,еще предстоит поломать голову. Другая проблема заключается в том, что оксид цинка боится сырости и вряд ли выдержит стирку.Зато реснитчатый генератор можно вырастить почти на любом основании, и он обещает быть очень дешевым и экологически безопасным. Такая ткань может пригодиться туристам, военным и даже больным с кардиостимуляторами. Остается надеяться, что ученые вскоре справятся с нерешенными пока проблемами. ГА
