Ученые разработали новое защитное покрытие для автомобилей и смартфонов

Камуфляж-невидимка и цифровая ткань: 10 реальных материалов «из будущего»

Material science — это наука, которая изучает материалы. Ученые ищут способы улучшить существующие материалы или разработать новые, исследуют их свойства и структуру. Открытия нередко поражают воображение даже самых преданных любителей фантастики.

«Броня» для транспорта

Ученые Пермского и Томского политехнических университетов совместно разработали сверхпрочный литой стеклокристаллический материал. В его основе — оксиды кремния, магния, алюминия, титана и марганца. При взрыве новый материал распределяет энергию по всей своей площади, поэтому он более устойчив к внешнему воздействию и высокой температуре. Схожие материалы, напротив, принимают удар в одной точке и из-за этого разрушаются. Ученые утверждают, что изделия из литого стеклокристаллического материала прослужат в 15 раз дольше, чем изготовленные из металла.

У российского изобретения есть аналоги, но они содержат вредные и недешевые в производстве вещества. Для изготовления литого стеклокристаллического материала не требуются дефицитные, дорогостоящие и токсичные вещества. Из него можно делать ударопрочные корпуса для автомобилей и железнодорожного транспорта, а также тротуарную плитку, бордюры, фонтаны, украшения для фасадов.

Сплав для новых систем охлаждения

Ученые Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» в сотрудничестве с компанией LG Electronics создали новые высокотеплопроводные магниевые сплавы. Их главное преимущество — устойчивость к высоким температурам, поэтому материалы планируют использовать в системах охлаждения. Проблема аналогов в том, что они быстро нагреваются и даже загораются на солнце. Например, в 2018 году в Германии на заводе BMW случился пожар в мастерской, где находилось большое количество деталей из магниевых сплавов.

Новый материал продлевает срок службы бытовой техники, электромобилей. В США, странах Евросоюза, Корее и Китае ученые запатентовали не только сплав, но и радиатор на его основе.

Иван Круглов, заведующий лабораторией компьютерного дизайна материалов в МФТИ:

«Высокотеплопроводные магниевые сплавы — один из удачных примеров, когда сначала компьютер исследовал свойства вариантов соединений Mg-Zn-Si-Ca, а потом ученые реализовали самые перспективные из них. Без помощи программ на создание этих материалов ушло бы в несколько раз больше времени».

Композит с возможностью регенерации

В научно-исследовательском институте космических и авиационных материалов (НИИКАМ) в городе Переславль-Залесский разработали новый композитный материал аристид. Он в десять раз легче промышленного алюминия и по прочности превосходит титан. Тонкая 3-миллиметровая пластина выдерживает выстрел в упор из пистолета среднего калибра. При этом повреждения от пули остаются только на поверхности материала. Аристид обладает свойством регенерации и самостоятельно восстанавливает небольшие повреждения. А еще он жаропрочный и переносит температуру до 1300 ℃. Для сравнения: огонь в камине разгорается максимум до 1200 ℃.

Разработчики утверждают, что аристид может заменить композитные материалы, которые используют при изготовлении деталей для космических кораблей, спутников, авиатехники. Также его можно применять в автомобильной промышленности, строительстве, производстве протезов и кардиостимуляторов.

Волокно для одежды со встроенной нейросетью

В Массачусетском технологическом университете (США) разработали первое в мире цифровое волокно — тонкую и гибкую нить, которая вшивается в любую ткань. Благодаря встроенной нейронной сети разработка умеет распознавать, хранить и анализировать информацию. Например, определять, какой физической активностью занят человек. Это доказали в ходе эксперимента: мужчина сидел, ходил и бегал в одежде с цифровым волокном, а в это время датчики анализировали изменения температуры тела и передавали данные на компьютер. Разработка смогла с точностью до 96% определить, какое действие выполняет человек. Принцип работы новинки можно сравнить со смарт-часами, которые знают, что вы начали движение, с какой скоростью идете и сколько сделали шагов.

В планах ученых — изготавливать вещи с цифровым волокном для массового потребления. Такая одежда не чувствуется на теле, а стирать ее можно до десяти раз. Пока человек носит изделие, оно измеряет пульс, температуру. Разработчики утверждают, что в перспективе технология может хранить в одежде и музыку, ведь они уже смогли записать на волокно 30-секундное аудио весом 0,48 мегабайта.

Бесконечно перерабатываемый пластик

Согласно исследованию Агентства по охране окружающей среды США, в Америке только 12% пластмассы перерабатывается более одного раза. Большинство ее видов не подлежит повторному использованию. В 2019 году американские ученые создали новый пластик полидикетоенамин (ПДК), который можно перерабатывать бесконечно. ПДК без вреда качеству «разбирают» на молекулярном уровне и собирают в другую форму с новой текстурой или цветом. Ученые даже спроектировали компьютерную модель оборудования для производства и обработки материала. На ее основе можно сделать реальную установку.

Полидикетоенамин может заменить пластмассу, которую используют в производстве бытовых предметов, машин, изделий для строительства и медицины. По планам ученых новый материал поможет очистить окружающую среду от мусора.

«Ткань» для плаща человека-невидимки

Канадская компания HyperStealth Biotechnology разработала технологию квантовой невидимости. Сквозь новый материал, как через стекло, видно почти все, что располагается за ним. Однако лучи света, попадая в микроскопические линзы, рассеиваются, и всё, что находится на определенном расстоянии позади материала — будь то люди или предметы, становятся неразличимыми. Материал похож на тонкий пластик, но его точные характеристики компания пока не раскрывает.

Разработчики запатентовали 13 видов материала разной формы и назначения. Одни могут скрывать человека, другие — здания, третьи — транспорт, космическую и военную технику, корабли. На основе нового материала получится создавать камуфляж для военных и полиции, а в будущем — и для массового потребления.

Пленка для очков вместо приборов ночного видения

Ученые из Австралийского национального университета разработали сверхтонкую пленку, которая состоит из микроскопических кристаллов и делает инфракрасное излучение видимым для человеческого глаза. Материал недорогой и простой в изготовлении.

Планируется, что разработку будут применять в службах безопасности и вооруженных силах. Сейчас там используют громоздкие приспособления для ночного видения, которые могут вызывать боли в шее. Новая сверхтонкая пленка крепится на обычные очки — она удобнее и облегчает работу в темноте. В будущем возможно массовое использование новинки: например, пленка пригодится для управления машиной в плохо освещенных местах.

Металл против болгарки и дрели

Немецкие физики создали материал Proteus, который невозможно разрезать. Он прочнее стали и в семь раз легче нее. При разработке ученые вдохновлялись природой — раковиной морских улиток и кожурой грейпфрутов. Оказалось, что их структура состоит из переплетений мягких и плотных элементов. Физики повторили этот принцип в своей разработке и получили материал, который похож на желе и заполнен множеством твердых керамических кусочков.

Ученые предполагают, что изобретение будут использовать для изготовления сейфов и защитного снаряжении против холодного оружия и для работы с режущими инструментами. Ведь если попробовать разрезать Proteus болгаркой или дрелью, то он разрушит диск и сверло. Так получается, потому что материал вызывает боковые вибрации внутри режущих граней. В эксперименте блок толщиной 4 см за минуту привел в негодность диск болгарки.

Звукоизолятор, способный сделать самолеты тихими

В британском Университете Бата разработали самый легкий звукопоглощающий материал. Сделан он из жидкого оксида графена и спирта. Изобретение похоже на соты, только внутри не мед, а плотная материя со множеством воздушных пузырьков. Профессор Микеле Мео, который возглавляет команду разработчиков, поясняет: «Метод получения материала можно сравнить со взбиванием яичных белков для создания безе. То есть звукоизолятор крепкий, но содержит много воздуха».

Разработку планируют использовать в авиатехнике: она очень легкая и способна снизить уровень шума двигателей самолета. По словам ученых, авиалайнеры могут стать почти такими же тихими, как новые автомобили. Пока что материал плохо рассеивает тепло, поэтому есть риск перегрева. Ученые проводят дополнительные исследования, чтобы решить эту проблему. Также специалисты хотят найти и другие полезные свойства. Например, огнестойкость или способность защищать от электромагнитных волн.

Золото со свойствами пластмассы

В Швейцарии разработали золото, плотность которого в десять раз меньше обычного: 1,7 г/см3 по отношению к 15 г/см3. По свойствам материал напоминает пластмассу, но химический состав такой же, как у природного металла. Изделие из него не получится сломать голыми руками или разбить, даже если уронить с большой высоты. В «пластмассовом» золоте содержится множество воздушных карманов, невидимых глазу, поэтому оно такое легкое.

Изобретение поможет уменьшить вес корпуса часов, также его предполагают использовать в производстве ювелирных украшений, электронике, атомной и химической промышленности. По желанию заказчика у модифицированного золота можно менять плотность, мягкость и цвет.

Куда движется material science

Иван Круглов, заведующий лабораторией компьютерного дизайна материалов в МФТИ:

«Раньше ученым приходилось методом проб и ошибок разрабатывать новые материалы и изучать их свойства. При этом все ограничивалось профессионализмом специалиста. То есть если он не знает про устойчивость медных проводов к вибрациям, то не поймет, что их можно использовать в транспорте. Такой подход называется экспериментальным.

В 2021 году набирает популярность другой подход — компьютерные методы. Это значит, что специальные программы ищут новые материалы и предсказывают, например, как поведет себя сплав при высокой температуре или насколько прочным будет новый вид пластика. Чаще всего этот способ используют для поиска сверхпроводников (они при низкой температуре теряют электрическое сопротивление) и термоэлектриков (веществ, которые образуют электроток при разности температур). Благодаря технологиям удалось ускорить процесс поиска различных материалов, а значит и в других производственных и научных сферах ожидается более быстрое развитие.

В российской сфере material science делают упор на разработку:

• новых сверхтвердых материалов;
• составов сталей с улучшенными свойствами;
• полимерных композиционных веществ, то есть тех, которые состоят из нескольких компонентов;
• конструкционных и функциональных материалов — это детали машин, элементы сооружений и другие изделия, которые несут силовую нагрузку.

В 2021 году по этому направлению специально создали Центр НТИ «Цифровое материаловедение: новые материалы и вещества». Одна из перспективных разработок — обучение компьютеров поиску уникальных соединений для промышленности. Это возможно благодаря существующим базам данных веществ: программа анализирует их и предлагает собственные варианты с улучшенными свойствами».

Новый защитный материал для смартфона самовосстанавливается после повреждений

Исследовательская группа из Южной Кореи разработала материал для дисплея смартфона, который может самовосстанавливаться от повреждений. Результаты работы публикует журнал Composites Part B: Engineering.

Читайте «Хайтек» в

Ученые Корейского института науки и технологий (KIST) под руководством доктора Юн-Чэ Юнг, руководителя центра при Институте передовых композиционных материалов, а также профессора Хак-Су Хан из Университета Йонсей (Yonsei University) разработали самовосстанавливающийся бесцветный электронный материал. Он самостоятельно восстанавливает трещины или поврежденные функции, возникшие на материале.

Бесцветный полиимид (CPI) обладает выдающимися механическими, электрическими и химическими свойствами. Он прозрачный, как стекло и очень прочный: он не повреждается даже после сотен тысяч складок. CPI широко коммерциализируется и используется при создании складных и гибких дисплеев, а также широко в аэрокосмической промышленности и при создании фотоэлементов.

Эксперты постоянные пытаются придать еще большую долговечность полиимиду за счет устранения трещин, которые могут возникнуть в различных средах воздействия, и поломок, вызванных непрерывными электромагнитными волнами. Несколько исследовательских групп пытались решить эти проблемы добавками и нанесением защитного слоя на поверхность.

Чтобы поддерживать быстрое самовосстановление от трещин и поврежденных функций, сохраняя при этом преимущества бесцветного полиимида, совместная исследовательская группа KIST-Yonsei University разработала самовосстанавливающийся бесцветный полиимид с использованием льняного масла. Оно легко затвердевает при комнатной температуре 25°С, поэтому его широко используют в качестве материала покрытия для консервирования предметов искусства.

Исследовательская группа KIST изготовила микрокапсулы, наполненные льняным маслом, которые послужили заживляющим слоем при смешении с силиконом и полиимидами. В материале, разработанном командой, микрокапсулы ломаются при механическом повреждении, затем льняное масло вытекает в поврежденную область, чтобы затвердеть, тем самым «заживляя» ее.

Самовосстанавливающийся бесцветный полиимид может радикально решить физические свойства и срок службы поврежденных полимерных материалов, уверены ученые.

Ученые разработали новое защитное покрытие для автомобилей и смартфонов

Нагрев полностью удаляет царапины на этом новом защитном покрытии

Поцарапать автомобиль очень легко. То же самое касается и смартфонов. Для некоторых из нас царапины на телефоне – та же самая боль, что царапины на кузове машины. Именно эта боязнь породила в мире постиндустриальные услуги по нанесению защитного покрытия на автомобили, а также различные защитные чехлы, стекла и пленки для смартфонов. Но что делать, когда беда все-таки уже произошла?

В этом случае кроме комплексного ремонта кузова или замены экрана смартфона ничего в мире пока не предлагается. Но в будущем, возможно, все изменится. Ученые разработали высокотехнологичное покрытие, которое позволяет при его нагреве убрать царапины. В итоге ваш телефон или автомобиль после нагрева может выглядеть как новый.

Исследователи из Института новых материалов им. Лейбница в Саарбрюккене и Саарского университета, Германия, разработали уникальное лаковое покрытие на основе кукурузного крахмала, которое может самовосстанавливаться. Кукурузный крахмал был использован для создания циклодекстринов, которые важны из-за замкнутой кольцевой структуры молекул. Эта особенность позволяет им быть нанизанными на длинноцепочечные полимерные молекулы. Это примерно точно так же, как нанизывать бусинки на нитку.

За счет этого процесса получается сложная молекула полиротаксана, состоящая из цепей и колец, которые могут скользить вверх и вниз по своей длине. Но они никогда не могут упасть благодаря молекулам-пробкам, которые прикреплены на каждом конце.

В рамках другой химической реакции используются также соединения нескольких цепей вместе, что приводит к созданию сети молекул, которые могут растягиваться и сгибаться, как эластичная ткань.

В итоге созданные молекулы могут быть применены к автомобильной краске или к лаку. Также лак может использоваться для покрытия смартфонов.

Уникальное же преимущество нового материала проявляется при нагревании. Во время нагрева циклодекстриновые кольца движутся и мигрируют вдоль своих полимерных цепей, заполняя пробелы, образованные царапинами.

Во время испытания первые образцы покрытия (лака) самостоятельно восстанавливались после тепловой обработки покрытия в течение нескольких часов. Но во время первых испытаний ученые начали добавлять в лак различные ингредиенты, чтобы лак выдерживал атмосферные и другие износы, в результате чего неожиданно обнаружилось, что в конечном итоге есть возможность радикально ускорить время самовосстановления покрытия. В итоге в настоящий момент ученые создали покрытие, способное самовосстановиться после воздействия температуры 100 градусов Цельсия в течение одной минуты.

В принципе, судя по испытаниям, новое покрытие реально создано. Почему же уже скоро таким бесцветным лаком нельзя будет обработать кузов автомобиля или экран iPhone, чтобы больше никогда не беспокоиться о случайных царапинах экрана смартфона, которые были сделаны ключами в кармане?

Дело в том, что, по словам исследователей, они все еще работают над способами сделать подобное покрытие промышленным. То есть в настоящий момент исследователи думают, как увеличить производство нового лака. В настоящий же момент в лаборатории создано лишь небольшое количество нового защитного покрытия. Но в скором времени ученые обещают решить вопрос с запуском производства покрытия в больших объемах.

Наносить его на автомобили будет просто – покрытие может быть добавлено непосредственно в саму автомобильную краску на заводе. То же самое касается и пластиковых полимерных защитных покрытий, используемых для изготовления защитных пленок для экрана телефонов. То есть новое вещество может быть добавлено в полимеры в процессе производства.

Как эффективно защитить экран смартфона от повреждений: стекло, пленка, гидрогель?

Экран смартфона большой, тонкий, практически стеклянный, а потому нуждается в защите. И мы его защищаем, наклеивая пленку или стекло и не особенно задумываясь, какой вариант лучше.

Пленка

Защитных пленок много, но мы часто об этом не знаем. Почему? Да потому что продавцы предлагают стандартную пленку под конкретную модель или безразмерную, которую подгоняют под размеры экрана при наклеивании.

Есть глянцевые и матовые образцы. Глянец прозрачный, передает картинку и цвета без искажений, на дисплее его почти не видно, но и при солнечном свете картинка почти не просматривается.

Матовые плотнее глянцевых, прочнее, не бликуют. Да, их видно на смартфоне, они иногда немного искажают изображение, повышают его зернистость. Зато на матовой поверхности почти не оседает грязь, не остается отпечатков пальцев.

1. Защитная пленка тонкая, поэтому под пальцами не ощущается, экран моментально реагирует на касания пользователя.

2. Она мягкая, плотно прилегает к смартфону, приятная при контакте с кожей.

Увы, есть и минусы:

1. Такая защита снизит риск образования царапин, но от сколов и битого стекла при падении смартфона не убережет.

2. В уголках и по краям наклейки скапливается грязь, поэтому периодически ее нужно менять.

Стекло

Защитное стекло плотнее, по структуре оно ближе к заводским стеклам смартфонов, поэтому и степень защиты при падениях и других механических воздействиях выше.

Второй плюс в том, что наклеить стекло на экран легче, чем пленку: не образуются пузырьки воздуха, поверхности моментально и прочно схватываются.

По современным стеклам с олеофобными покрытиями отлично скользят пальцы, устройство быстро откликается на тактильные команды, не тормозит. Четкость картинки тоже остается на высоком уровне.

Если дисплей разобьется при сильном ударе, то не разлетится осколками и не травмирует пользователя – все части так и останутся под защитным стеклом.

Недостатки тоже есть. Вот несколько основных:

1. Царапины на защитных стеклах появляются быстрее, чем на пленках.

2. Платить за стекла тоже придется дороже.

3. Не на каждом мобильном устройстве они будут смотреться стильно и аккуратно: на некоторых моделях стекла смотрятся как инородное тело, особенно если наклеены неровно.

Так что пользователю придется выбирать между практичностью и эстетикой, ценой и прочностью. А, может, обратить внимание на другие виды защиты? В начале статьи была оговорка о том, что защитных пленок много, но мы не обо всех знаем. Есть, например, полиуретановые и гидрогель-пленки для смартфонов.

Полиуретановые

Полиуретановые пленки производители называют самовосстанавливающимися, так как они самостоятельно стирают царапины, затягивают их. Отзывы о полиуретановых аксессуарах разные: одни пользователи не нарадуются ими, другие заявляют, что самовосстановление и высокая прочность – маркетинговый ход.

По цене они вдвое дороже традиционных, но если речь идет о флагмане, то разница в 200-300 рублей выглядит несущественной. В общем, протестировали и вот, что получилось.

1. Полиуретановая защита по факту оказалось не такой уж прочной: через 3,5 месяца после установки начала местами отслаиваться. Через 4 месяца пришлось ее заменить.

2. Царапины поначалу незаметны, но через 2-3 месяца уже обращают на себя внимание. В первое время они затягиваются, правда, не полностью.

3. При тактильном контакте мягкая пленка приятна, скользит под пальцами, на ней нет шероховатостей.

Вывод: есть доля правды и маркетинговые уловки.

Гидрогель

Гидрогелевая пленка изготовлена из полимеров, прозрачная, прочная. Гидрогель поглощает и удерживает влагу, поэтому экрану не страшны несколько капель дождя.

Пленка не искажает цвета, не снижает чувствительность сенсора, размеры и вырезы точно соответствуют моделям телефонов, для которых они разработаны.

На гидрогелевой поверхности не остаются следы пальцев, а небольшие царапины затягиваются за сутки. Крупные дефекты полностью не исчезают, но становятся менее заметными.

Гидрогелевые пленки можно снимать и наклеивать повторно. Все, вроде, идеально, но от ударов и падений экран они не защитят. Закаленное стекло в этом отношении выигрывает.

Вот бы вариант, совмещающий преимущества защитных стекол и гидрогелевых пленок… Но такого пока не придумали, так что все равно придется выбирать. А что выберете вы? Пишите свои ответы в комментариях и подписывайтесь на канал .

В Москве разработали нанокомпозитные покрытия для автомобилей

Московские инженеры изобрели новые защитные покрытия для автомобилей. Над уникальным изобретением работали инженеры Национального исследовательского технологического университета «МИСиС».

Нанокомпозитные покрытия защищают авто от коррозии и окисления

Специалисты создали нанокомпозитные покрытия для транспортных средств, которые могут защитить металлические детали автомобилей, подверженные износу.

Сообщается, что с помощью такого рода покрытий можно будет повысить качество характеристик материала, что намного продлит срок службы изделий.

Также данная разработка поможет защитить изделия от коррозии и окисления.

Кира Смирнова

Добавьте «Правду.Ру» в свои источники в Яндекс.Новости или News.Google, либо Яндекс.Дзен

Быстрые новости в Telegram-канале Правды.Ру. Не забудьте подписаться, чтоб быть в курсе событий.

Граждане Украины с удивлением восприняли решение президента Владимира Зеленского презентовать план трансформации страны экспертам из США.

Copyright © 1999 -2021, технология и дизайн принадлежат ООО «Правда.Ру» .

Материалы сайта предназначены для лиц старше 18 лет (18+).

Сетевое издание «Правда.Ру» эл № ФС77-72263 от 01 февраля 2018 года, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций. Учредитель: ООО «ТехноМедиа».
Главный редактор: Новикова Инна Семеновна.
Электронный адрес: home@pravda.ru
Телефон: +7 (499) 641-41-69
ООО «ТехноМедиа», 105066, Россия, Москва, ул. Старая Басманная, д.16, стр.3

Экстремистские и террористические организации, запрещенные в РФ: «АУЕ», «Правый сектор», «Украинская повстанческая армия», «ИГИЛ» (ИГ, Исламское государство), «Аль-Каида», «УНА-УНСО», «Меджлис крымско-татарского народа», «Свидетели Иеговы». Полный перечень организаций, находящихся под судебным запретом в России, находится на сайте Минюста РФ