Новый, практически неразрушаемый, порезостойкий материал

Coatings Today
06.09.2020 329

Группа исследователей из разных университетов Великобритании, в том числе Университета Дарема, совместно с учеными из нескольких институтов немецкого Общества Фраунгофера (IWU, WKI) и нескольких немецких университетов, разработали новый материал, обладающий высокой стойкостью к надрезам, что делает его практически неразрушимым. Материал под названием Протей (в честь морского божества в древнегреческой мифологии, обладающего способностью предсказывать будущее), плотность которого составляет примерно 15% от плотности стали, полностью устойчив к надрезам.

По примеру природных явлений, таких как свойства кожицы винограда или стойкость к разрушению раковин моллюсков, исследователи поместили небольшие керамические глиноземные сферы в слой алюминиевой пены, покрытый слоем стали снаружи.

Они объясняют, что материал невозможно разрезать благодаря вибрации и возникающих в результате гармонических колебаний. Сверхвысокая твердость этой структуры достигается благодаря локальному резонансу керамических частиц в гибкой ячеистой матрице и режущего инструмента, который вызывает высокочастотные колебания в точке контакта.

В статье, опубликованной 20 июля 2020 года в журнале Scientific Reports, объясняется, как при взаимодействии режущего инструмента с минисферами возникают высокочастотные колебания, которые вдавливают инструмент за считанные минуты. Когда лезвие проникает в материал, сферы высвобождают мелкодисперсные частицы керамической пыли, которые создают эффект шлифования, повреждая инструмент. В то же время, частицы заполняют алюминиевую пену, повышая ее плотность.

Материал также эффективен в отношении гидроабразивной резки высокого давления, поскольку керамические частицы сферической формы рассредотачивают водную струю, что делает материал полностью устойчивым к резанию.

Производственный процесс довольно сложный, объясняют ученые: Сначала алюминиевый порошок смешивают с дигидридом титана (пена) с помощью роторной мешалки для получения однородной смеси.

Затем полученный порошок подвергают холодному прессованию в компрессоре и экструдируют, получая плотные заготовки материала, которые разрезают на небольшие части.

Затем керамические сферы и стержни из прессованного алюминиевого порошка выкладывают в виде ортогональной сетки и заключают в стальной кожух с помощью точечной сварки.

Затем конструкцию нагревают в печи при температуре около 760°C в течение 15-20 минут. Дигидрид титана начинает разлагаться при 470°C, выделяя водород при высоком давлении, который расширяет алюминий, создавая вакуумные пустоты.

Затем компоненты охлаждают на воздухе, при этом создается стабильная сотовая структура с керамическими частицами внутри.

Для сравнения рассмотрим другие примеры материалов, которые способны вступать в реакцию в определенных ситуациях. Например, ловушка для пальцев, в которой благодаря особому переплетению материалов действует механизм: чем больше растягиваешь, тем плотнее она затягивается. Эта конструкция работает против вас; чем больше вы тянете, тем больше сжимается пространство вокруг пальца.

Другой пример — так называемый облек, неньютоновская жидкость из воды и пшеничного крахмала, в которую невозможно погрузить руку, сколько бы вы по ней не ударяли.

В этих примерах материал изготовлен не из стойких компонентов, но именно физическое воздействие делает его высокостойким в определенных условиях.

Исследователи протея приводят пример со стрельбой в мешок с песком. В самом песке нет ничего особенного, но мешок с песком может остановить пулю, просто благодаря своей природе и расположению.

Основные области применения данного материала могут быть связаны с безопасностью (замки, навесные замки, цепи и т.д.), а также с защитными элементами для выполнения опасных работ.

Связаться с нами

Готово, ваша заявка успешно отправлена.
Ошибка, попробуйте обновить страницу и попробовать снова.

Вам будет интересно

Компании Reliable Plating Works исполняется 90 лет
Компании Reliable Plating Works исполняется 90 лет
Джулиан Малишевски пришел в Reliable Plating Works в 1929 году 25-летним бухгалтером. Тогда пятеро сотрудников…
Coatings Today
14.04.2019
315
Огнезащитные покрытия для жесткого пенополиуретана
Огнезащитные покрытия для жесткого пенополиуретана
Ученые сообщают о новых огнезащитных покрытиях из смеси полисахаридов и полибората. Новые огнезащитные покрытия для…
Coatings Today
25.03.2021
244
Снижение окислительного воздействия при сушке киви
Снижение окислительного воздействия при сушке киви
В новом исследовании предлагается наносить пектиновые покрытия, обогащенные антиоксидантами, в качестве предварительной обработки перед сушкой…
Coatings Today
21.10.2021
130
6 недель до выставки
6 недель до выставки
Приглашаем вас посетить международную выставку лакокрасочных материалов и покрытий, сырья и технологий для их производства…
17.01.2022
516
Новый метод создания само-тонирующихся окон
Новый метод создания само-тонирующихся окон
Команда из канадского Университета Британской Колумбии разработала новый подход к созданию самонастраивающихся «умных» окон, который…
Coatings Today
30.03.2018
310
Новые полимеры на основе растительных масел в качестве связующих для художественных красок
Новые полимеры на основе растительных масел в качестве связующих для художественных красок
Поливинилэфиры на основе растительных масел были синтезированы и исследованы на предмет возможной замены льняного масла…
21.02.2022
520
Компания Hohman Plating отмечает 100-летие
Компания Hohman Plating отмечает 100-летие
В этом году Hohman Plating отмечает свой 100-летний юбилей. Завод был основан в 1918 году…
Coatings Today
17.09.2018
353
Нефтепроводы России получили новую сталь
Нефтепроводы России получили новую сталь
Материаловеды НИТУ «МИСиС» совместно с ПАО «Северсталь» создали новую сталь «Северкор» для промысловых нефтепроводов с…
Coatings Today
28.11.2019
325
Новая линейка красок и грунтовок для наружного применения с гидрофобными свойствами
Новая линейка красок и грунтовок для наружного применения с гидрофобными свойствами
Компания Valspar, ведущий промышленный производитель красок и покрытий, сегодня объявила о выпуске новой линейки красок…
27.03.2022
259