Недавно, китайскими физиками было совершено открытие, которое может приблизить нас к созданию космического лифта, бронежилетов будущего и материалов, обладающих необыкновенными прочностными свойствами. Китайские ученые синтезировали углеродные нанотрубки длинной до 18,5 сантиметров, представляющие собой длинные молекулы в виде цилиндра.
Самое интересное то, что данные материалы будут удивительно устойчивыми к внешним нагрузкам. Нить, сделанная из такого материала, будет обладать межатомным взаимодействием углеродных трубок, а не молекулярным, как у всех известных на Земле материалов.
Разница между межатомным и межмолекулярными прочностными связями примерно такая же, как у шерстяной нитки и рыболовной лески. В теории, на основе углеродных нанотрубок могут делать материалы, прочнее стали в десятки раз.
Журнал NanoLetters опубликовал статью, согласно которой, физикам из нескольких исследовательских центров Китая, удалось разработать технологию химического осаждения атомов углерода из газовой среды.
Цуньшень Ванг использовал в качестве реактивов для выращивания нанотрубок пары спирта и воды. Правда, стоит отметить, что данные вещества находились не в алкогольных пропорциях, а в химических. Четыре части спирта на одну часть воды.
Помимо этого, китайцы использовали водород , который продувался через специальный реактор. Использован был также и порошок из смеси молибдена и железа для затравки реакции.
Для удаления неправильно растущих отростков нанотрубок была использована пленка из коротких нанотрубок, которая к тому же поглащала лишний углерод.
Благодаря технологии углеродных нанотрубок перед учеными появились новые возможности в микроэлектронике.
Электрические свойства нового вещества уже привлекли внимание ученых по всему миру, так как нанотрубки из углерода проводят ток одинаково хорошо по всей своей длине, обладая полупроводниковыми свойствами.
К примеру, из одной нанотрубки удалось сделать более 100 транзисторов. Причем, параметры каждого полученного транзистора, были одинаковы. Уже сейчас кажется, что в микроэлектронике грядет переворот.
Про механические свойства нанотрубок ученые пока что ничего нам не рассказывают. Это происходит только потому, что в настоящее время еще не получено столько экземпляров материала , чтобы использовать его в качестве тросов для создания земного лифта, чтобы поднимать людей на орбиту.
Стоит отметить, что на нанотрубках уже создаются тестовые образцы компьютерной памяти. Возможно, совсем скоро о том, что такое «битые файлы» можно будет забыть.
Пока что лифт на земную орбиту остается только мечтой.
Идея орбитального лифта заключается в следующем: нужно взять трос, прикрепить его к Земле, привязать к нему груз и поднять его на высоту в 36000 километров. По законам элементарной физики, трос не упадет на Землю, а повиснет, так как на него будет действовать центробежная сила, которая сможет компенсировать силу гравитации Земли. Эту взаимосвязь можно проследить у себя дома. Просто возьмите веревку, с привязанной на конце гайкой и раскрутите ее вокруг пальца.
Главное, чтобы была обеспечена надлежащая прочность троса, иначе и ваша гайка улетит в неизвестном направлении и космический лифт упадет на Землю.
Расчеты ученых показали, что нужна прочность примерно 650 кг на 1 квадратный миллиметр поверхности троса, чтобы обеспечить работу лифта. Тонкая леска из подобного материала будет должна поднимать одного взрослого человека, а веревка толщиной с бельевую, тянуть за собой целый товарный состав. В настоящее время на Земле таких материалов не существует. Теоретически нанотрубки смогут сдерживать такой вес, но до этого момента еще очень далеко.
Вообще, говоря об углероде, как о материале, стоит отметить, что еще до середины XX века было известно множество форм этого материала. В учебниках предпочтение отдавалось прежде всего графиту и алмазам, самому мягкому и самому твердому материалам. Конечно, науке была известна и еще одна форма углерода, которая не имела кристаллической решетки – сажа. Но на этом знания об углероде заканчивались.
В начале 60 годов ХХ века химики из Советского Союза синтезировали новой вещество – карбин, представляющий собой параллельно уложенные цепочки атомов. Затем миру стал известен лонсдейлит, который оказался в 1,5 раза тверже алмаза.
В 1985 году были открыты полые сферы, которые назвали фуллерен. Примерно тогда же появилась гипотеза о нанотрубках из углерода. И только в 2004 году был получен лист толщиной в 1 атом – графен.
В 2008 году появились нанотрубки толщиной в 1000 раз больше обычных и скорее всего физики на этом не остановятся!
Комментарии (0)