Список всех статей
Для всех материалов, окружающих нас, характерна стандартная кристаллическая структура. Но при внешнем воздействии на материю, изменяющем её структуру, могут появиться новые свойства, такие как: упругость, высокопрочность, эластичность и др. Приведём простой пример.
Сталь состоит из, так называемых, "зёрен" размером 30 микрон. При уменьшении размера данного элемента структуры материала до 0,1 микрона (100 нанометров), сталь будет прочнее в 1,5 раза. После такого изменения её смело можно отнести к наноматериалам.
Сегодня такие материалы применятся и в медицине. Стоматологи для протезирования используют тяжёлые металлы – титан и кобальт, которые постепенно отравляют организм. Обычная керамика быстро приходит в негодность. Но есть возможность изменить структуру керамики! Из стандартной кристаллической получить наноструктуру. Конструкция станет на порядок качественнее, уменьшится возможность истирания, то есть по своим механическим свойствам встанет наравне с металлами, а по биологическим - с костной тканью. По такому принципу создаются имплантанты в хрящевую ткань суставов.
В России в настоящее время ведутся интересные и полезные разработки. Перспективными в этой области являются искусственные неоднородные сплошные материалы - композиты, на основе которых выполняется броневая ткань, более лёгкая и прочная. Из этих материалов всё чаще выпускаются спортивные машины, болиды "Формулы 1", корпуса самолётов "Боинг".
Сегодня в нашей стране развивается увлекательное направление - "умное стекло" ("смарт-стекло", "электрохромное стекло", "стекло с изменяющимися свойствами"). Это настоящий прорыв в энергосберегающих технологиях. Известно, что через окна уходит большая часть тепла из помещения. Учёные стали интегрировать в состав стекла специальное покрытие, способное пропускать высокую температуру в одном направлении. Результаты показали, что внедрение такой технологии по всей стране позволит снизить потребление теплоэнергии в домах на 10%. Следовательно, сократятся коммунальные платежи. Это же материал, если перевернуть стекло, можно эксплуатировать с противоположным эффектом – окно не будет пропускать ультрафиолетовые лучи в дом, и в жару получится сэкономить на кондиционере.
В производстве есть и "умное стекло", заменяющее жалюзи. Жидкокристаллический полимер способен способен делать стекло прозрачным и матовым. Стёкла-жалюзи устанавливают в офисах, в приватных переговорных комнатах. Такое помещение в обычном состоянии представляет собой внутреннее пространство офиса, но при необходимости его не трудно превратить в помещение с белыми стенами. Такую же функцию выполняет "смарт-стекло" в госпиталях для организации комнат осмотра пациентов. Также умное стекло используется в кассовых зонах банков, в зонах отдыха и примерочных в магазинах.
Благодаря "умному стеклу" водители теперь могут "обвести вокруг пальца" гаишников. Затенённые окна автомобиля грозят не только серьёзным штрафом, но и снятием номеров. Однако автолюбители не отчаиваются. Уже появился спрос на "умные стёкла" с электрохромным покрытием, которые меняют прозрачность от поданного на них напряжения. Рядом с постом ГИБДД вы повернёте регулятор – окно станет прозрачным, отъезжая, просто включите затемнение снова.
Кстати, пластилин – тоже наноматериал, аморфное вещество
Что же такое "смартс-стекло"? Каков основной принцип его работы? На самом деле идея "умного стекла" очень проста.
"Умное стекло" – это композит, выполненный из слоёв стекла и химических материалов, использующийся в архитектуре и производстве при изготовлении светопрозрачных конструкций (перегородок, окон, дверей), способный изменять при смене внешних условий свои оптические свойства (матовость, уровень светопропускания, уровень поглощения тепла и др.). К внешним условиям относятся повышение/понижение температуры, освещённости, электрического напряжения.
Также к "смарт-стёклам" относятся самоочищающиеся, автоматически закрывающиеся/открывающиеся для вентиляции окна в зависимости от сигнала датчика дождя. Иногда к ним относят, так называемое, специфическое остекление – звуковое, в случае которого вся поверхность стекла является сплошным динамиком, что даёт возможность наполнять помещение равномерным hi-fi звуком, сенсорное, когда стекло реагирует на касания, и электрообогреваемое стекло.
Несмотря на все преимущества таких стёкол, у них есть и недостатки. Во-первых, это высокая стоимость, во-вторых, необходимость использования электрического напряжения, в-третьих, "умное стекло" имеет меньшую прозрачность, чем обычное стекло. Надо сказать, что электрохромное стекло последнего поколения может управляться вполне безопасным низковольтным питанием от 12 до 36 Вольт.
Такие стёкла могут использоваться как во внутренних объектах, так и наружных. Например, огромный экран с изменяющейся матовостью выполняет роль дисплея в Guinness Storehouse в Дублине. Лондонская рекламная компания Nissan Micra CC проводилась с использованием коробов из "смарт-стекла", которые переодически изменяли прозрачность для создания исключительной рекламной инсталляции на городских улицах.
Для рационального использования выставочного пространства в музее используются экспозиционные витрины и выгородки, способные трансформироваться в мультимедийные экраны. Такого типа проект реализован в российской части экспозиции музея Аушвиц-Биркенау в Польше.
Интересное применение "умного стекла" нашли в Мельбурне. Огромный стеклянный куб выезжает из жилого здания башни на высоте 88 этажа. Он вмещает в себя 13 человек. Выступая на 3 метра, стекло становится прозрачным и предоставляет возможность посетителям смотреть на город с высоты 275 м.
В рекламе используются витрины из электрохромного стекла, выходящие на улицу, для презентаций и рекламных роликов. По надобности, стекло может становиться прозрачным для обзора интерьера помещения или выставленных образцов, либо матовым и использоваться в качестве проекционного экрана.
В Boeing 787 Dreamliner используются электрохромные окна, которые заменяют заслонки иллюминаторов самолета. NASA рассматривает возможность использования электрохромного остекления для управления температурой в новых космических кораблях "Орион" и "Альтаир".
"Смарт-стекло" также используется в автомобилях. Например, в Ferrari 575 M Superamerica установлена крыша из смарт-стекла; такая же опция есть в автомобилях Maybach.
Панели "смарт-стекла", изготовленные с применением специальной звукопоглощающей пленки PVB, используются для акустического зонирования помещений различного назначения.
В целом же новые материалы становятся всё эффективнее - прочнее, легче, надёжнее. Сделанные из них устройства - те же новомодные гаджеты - будут служить дольше обычного и "уметь" больше. Тем более что на смену микроэлектронике идёт наноэлектроника, где количество интегральных схем, а с ними и быстродействие прибора резко возрастает.
©
Список всех статей
Авторские права статей защищены в соответствии с законом об авторском праве. Использование материалов в Интернете и в печатных изданиях возможно только с указанием ГИПЕРССЫЛКИ на портал
Корпорация Связи (Корпорация.ру).