Διαφανές οξείδιο αλουμινίου. Διαφανές αλουμίνιο - δύο εκδόσεις, δύο τεχνολογίες, δύο ανακαλύψεις - worldbuilding

Το οξυνιτρίδιο αλουμινίου (ή AlON) είναι ένα κεραμικό που αποτελείται από αλουμίνιο, οξυγόνο και άζωτο. Το υλικό είναι οπτικά διαφανές (> 80%) στην υπεριώδη, ορατή και ημικυματική περιοχή του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος. Κατασκευάζεται στο εξωτερικό από την Surmet Corporation με την επωνυμία ALON. Πρόσφατα, Ρώσοι επιστήμονες ανέπτυξαν μια τεχνολογία για την παραγωγή διαφανούς αλουμινίου, κάπως διαφορετική από τα εισαγόμενα ανάλογα.

Περιγραφή

Η ανάπτυξη ενός μοναδικού κράματος έχει ανοίξει νέες προοπτικές στην αμυντική βιομηχανία, την επιστήμη και τις κατασκευές. Σύμφωνα με επίσημα στοιχεία, η ALON:

4 φορές πιο ισχυρό από το σκληρυμένο.
85% πιο σκληρό από το ζαφείρι.
σχεδόν 15% πιο αξιόπιστο από το σπινέλιο από αργιλικό μαγνήσιο.

Παρεμπιπτόντως, το ορυκτό σπινέλιο είναι άμεσος ανταγωνιστής του διαφανούς αλουμινίου και είναι κατώτερο από το οξυνιτρίδιο σε πολλές παραμέτρους.

Το ALON είναι το πιο σκληρό πολυκρυσταλλικό διαφανές κεραμικό που διατίθεται στο εμπόριο. Ο συνδυασμός οπτικών και μηχανικών ιδιοτήτων καθιστά αυτό το υλικό κορυφαίο υποψήφιο για ελαφριά, υψηλής απόδοσης θωρακισμένα προϊόντα, όπως αλεξίσφαιρο και αντιεκρηκτικό γυαλί και στοιχεία για οπτικά συστήματα υπερύθρων. Διαφανή παράθυρα ανθεκτικά στην κρούση, φινιστρίνια, πλάκες, θόλοι, ράβδοι, σωλήνες και άλλα προϊόντα παράγονται επίσης από οξυνιτρίδιο αλουμινίου χρησιμοποιώντας παραδοσιακές τεχνολογίες επεξεργασίας κεραμικής σκόνης.

Μηχανικές ιδιότητες

Το οξυνιτρίδιο αλουμινίου έχει εξαιρετικά χαρακτηριστικά:

334 GPa.
Συντελεστής διάτμησης: 135 GPa.
Αναλογία Poisson: 0,24.
Σκληρότητα σύμφωνα με τη μέθοδο Knoop: 1800 kg/mm 2 με φορτίο 0,2 kg.
Αντοχή σε θραύση: 2 MPa m 1/2.
Αντοχή σε κάμψη: 0,38-0,7 GPa.
Αντοχή σε θλίψη: 2,68 GPa.

Οπτικές και θερμικές ιδιότητες

Κατά τη δοκιμή διαφανούς αλουμινίου, ελήφθησαν οι ακόλουθοι δείκτες:

Θερμοχωρητικότητα: 0,781 J/K.
Θερμική αγωγιμότητα: 12,3 W/(m K).
Συντελεστής θερμικής διαστολής: 4,7×10 -6 /°C.
Εύρος διαφάνειας: 200-5000 nm.

Το ALON είναι επίσης ανθεκτικό στην ακτινοβολία και τις βλάβες από διάφορα οξέα, αλκάλια και νερό.

Παραλαβή

Το διαφανές οξυνιτρίδιο αλουμινίου κατασκευάζεται χρησιμοποιώντας μια διαδικασία πυροσυσσωμάτωσης σε σκόνη παρόμοια με άλλες ενώ το Ναυτικό των ΗΠΑ είναι απασχολημένο με την ανάπτυξη ενός νέου αλεξίσφαιρου υλικού που ονομάζεται τεχνητό σπινέλιο, η Surmet Corporation παράγει ήδη τη δική της έκδοση «θωρακισμένου γυαλιού» που ονομάζεται ALON.

Μια ειδική σκόνη που αναπτύχθηκε στα εργαστήρια Raytheon τοποθετείται σε καλούπια και διατηρείται σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες. Η σύνθεση του μείγματος μπορεί να ποικίλλει ελαφρώς: η περιεκτικότητα σε αλουμίνιο είναι περίπου 30% έως 36%, γεγονός που δεν επηρεάζει σημαντικά τα χαρακτηριστικά (η διαφορά είναι μόνο 1-2%).

Η διαδικασία θέρμανσης προκαλεί τη γρήγορη υγροποίηση και ψύξη της σκόνης, αφήνοντας τα μόρια χαλαρά διατεταγμένα σαν να ήταν ακόμα σε υγρή μορφή. Αυτή η κρυσταλλική δομή είναι που δίνει στο διαφανές αλουμίνιο ένα επίπεδο αντοχής και αντοχής στις γρατσουνιές συγκρίσιμες με το ζαφείρι.

Τα βιομηχανοποιημένα προϊόντα υποβάλλονται σε θερμική επεξεργασία (συμπύκνωση) σε υψηλές θερμοκρασίες, ακολουθούμενη από λείανση και στίλβωση μέχρι να επιτευχθεί διαφάνεια. Το υλικό μπορεί να αντέξει θερμοκρασίες έως και 2100 °C σε αδρανή αέρια. Η λείανση και η στίλβωση βελτιώνουν σημαντικά την αντοχή στην κρούση και άλλες μηχανικές ιδιότητες.

Εγχώριο ανάλογο

Ρώσοι επιστήμονες δημιούργησαν διαφανές αλουμίνιο το 2017. Σύμφωνα με ειδικούς από το Εθνικό Ερευνητικό Πυρηνικό Πανεπιστήμιο «MEPhI», η τεχνολογία παραγωγής έχει βελτιωθεί σημαντικά. Στην κατασκευή συμπαγών, χρησιμοποιείται η τεχνική της πυροσυσσωμάτωσης με σπινθήρα.

Σε αντίθεση με τους ξένους συναδέλφους, οι εγχώριοι προγραμματιστές περνούν μια ηλεκτρική εκκένωση όχι μέσω ενός εξωτερικού θερμαντικού στοιχείου, αλλά απευθείας μέσω του καλουπιού. Οι επιστήμονες λένε ότι η εγχώρια διαφανής θωράκιση είναι συγκρίσιμη σε χαρακτηριστικά αντοχής με την κυβική ζιρκονία, αλλά ταυτόχρονα έχει υψηλή αντοχή σε κρούση.

Σύγκριση θωράκισης αλουμινίου με αλεξίσφαιρο γυαλί

Το παραδοσιακό αλεξίσφαιρο γυαλί αποτελείται από πολλαπλά στρώματα πολυανθρακικού που τοποθετούνται ανάμεσα σε δύο στρώματα γυαλιού. Ομοίως, η διαφανής θωράκιση αλουμινίου αποτελείται από τρία στρώματα:

εξωτερικό στρώμα - οξυνιτρίδιο αλουμινίου.
μεσαίο στρώμα - γυαλί?
το πίσω στρώμα είναι ένα πολυμερές υπόστρωμα.

Ωστόσο, οι ομοιότητες τελειώνουν εκεί. Η θωράκιση αλουμινίου μπορεί να σταματήσει τις ίδιες σφαίρες όπλων μικρού διαμετρήματος όπως το παραδοσιακό αλεξίσφαιρο γυαλί, αλλά θα εξακολουθεί να είναι διαφανές ακόμα και μετά την πυροδότηση χωρίς τις ενδεικτικές ρωγμές. Επιπλέον, η δύναμη του ALON είναι πολύ μεγαλύτερη.

Η θωράκιση από οξυνιτρίδιο αλουμινίου μπορεί να κατασκευαστεί σε σχεδόν οποιοδήποτε σχήμα. Δεν φοβάται την άμμο, το χαλίκι ή τη σκόνη. Αντοχή σε πολύ υψηλή. Παρά τις εξαιρετικές ιδιότητες του διαφανούς αλουμινίου, αυτό το υλικό δεν χρησιμοποιείται ευρέως. Ο μεγαλύτερος περιοριστικός παράγοντας είναι το κόστος (3-5 φορές πιο ακριβό από το παραδοσιακό αλεξίσφαιρο γυαλί). Το ALON χρησιμοποιείται επί του παρόντος κυρίως για φακούς οργάνων παρατήρησης και αισθητήρες πυραύλων.

Η είδηση ότι οι επιστήμονες ανακάλυψαν τη διάφανη πανοπλία αλουμινίου δεν είναι νέα. Ωστόσο, είναι πολύ νωρίς για να πούμε ότι πολλοί άνθρωποι γνωρίζουν αυτές τις ειδήσεις, επομένως διαβάστε σήμερα για αυτήν την ενδιαφέρουσα ανακάλυψη που έχει λάβει σημαντική πρακτική εφαρμογή.

Η ανακάλυψη ονομάζεται AION, ή οξυνιτρίδιο του αλουμινίου, και είναι μια ένωση αλουμινίου, οξυγόνου και αζώτου, δημιουργώντας ένα διαφανές κεραμικό στερεό που είναι τέσσερις φορές ισχυρότερο από το σκληρυμένο γυαλί. Επί του παρόντος παράγεται με την επωνυμία ALON.

Είναι ενδιαφέρον ότι το οξυνιτρίδιο χαλαζία-αλουμίνιο προορίζεται να αντικαταστήσει το μάλλον γνωστό αλεξίσφαιρο γυαλί. Ωστόσο, οι λειτουργίες του δεν σταματούν εκεί. Γυαλίζοντας το ALON, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή γυαλιού για φινιστρίνι, επιπλέον, δεν μπορεί να γρατσουνιστεί με συμβατικές μεθόδους και έχει επίσης εξαιρετική αντοχή στην κρούση. Με όλους αυτούς τους δείκτες, το ALON είναι δύο φορές ελαφρύτερο και πιο λεπτό από το συμβατικό αλεξίσφαιρο γυαλί. Έτσι, η ALON έχει κυριολεκτικά ξεσπάσει σε πολλές θέσεις ταυτόχρονα και βελτιώνει τη θέση της κάθε χρόνο.

Είναι επίσης σημαντικό ότι η διαδικασία παραγωγής ALON δεν είναι τεχνολογικά εξελιγμένη, γεγονός που διευκολύνει το έργο για τους κατασκευαστές. Ωστόσο, δεν θα μπορείτε να το δημιουργήσετε στο σπίτι, ωστόσο, για να καταλάβετε πώς συμβαίνει η όλη διαδικασία δημιουργίας οξυνιτριδίου αλουμινίου, θα σας πούμε γι 'αυτό.

1. Μια μέθοδος για την παραγωγή χυτού οξυνιτριδίου αλουμινίου σε λειτουργία καύσης, συμπεριλαμβανομένης της προετοιμασίας ενός μίγματος αντίδρασης από συστατικά έναρξης που περιέχει οξείδιο του χρωμίου VI, οξείδιο του αργιλίου, αλουμίνιο και νιτρίδιο αργιλίου, τοποθέτηση του μίγματος αντίδρασης σε αντιδραστήρα SHS σε μορφή πυρίμαχου υλικού από χαλαζία, γραφίτη ή ανοξείδωτο χάλυβα, ανάφλεξη του μείγματος ακολουθούμενη από αντίδραση των συστατικών του σε λειτουργία καύσης σε αέριο περιβάλλον αζώτου ή μείγμα αζώτου με αέρα ή μείγμα αζώτου με αργό υπό πίεση 0,1-10 MPa, μετά την ολοκλήρωση της σύνθεσης το προϊόν-στόχος με τη μορφή πλινθώματος οξυνιτριδίου αργιλίου διαχωρίζεται από το χρώμιο αλουμινίδιο του πλινθώματος, όπου το μίγμα της αντίδρασης παρασκευάζεται με την ακόλουθη αναλογία συστατικών, κ.β.

Οξείδιο χρωμίου VI 37.3-41.0
Αλουμίνιο 31,0-34,0
Οξείδιο αλουμινίου 22,7-25,0
Νιτρίδιο αλουμινίου έως 9,0

2. Η μέθοδος σύμφωνα με την αξίωση 1, που χαρακτηρίζεται από το ότι ένα λειτουργικό στρώμα σκόνης οξυνιτριδίου αλουμινίου τοποθετείται μεταξύ του μίγματος αντίδρασης των συστατικών και του τοιχώματος του καλουπιού.

Αυτή τη στιγμή, το ALON έχει αρχίσει να χρησιμοποιείται με πιο πολύπλευρο τρόπο, για παράδειγμα, οι εταιρείες της Microsoft, όταν αναπτύσσουν «έξυπνα ρολόγια», χρησιμοποιούν οξυνιτρίδιο αλουμινίου στο σώμα της ανάπτυξής τους. Οπότε, ποιος ξέρει, ίσως ακόμη και η παραγωγή κατασκευών αλουμινίου με χρήση ALON να είναι προ των πυλών, αλλά μπορεί κανείς μόνο να ονειρευτεί κάτι τέτοιο αν μειωθεί το κόστος του υλικού.

Μηχανικοί στο Ερευνητικό Εργαστήριο Ναυτικού των ΗΠΑ έχουν αναπτύξει μια διαδικασία για την κατασκευή μιας ανθεκτικής, χαμηλού κόστους αντικατάστασης γυαλιού. Το διαφανές υλικό κατασκευάζεται με πυροσυσσωμάτωση χαμηλής θερμοκρασίας από τεχνητά λαμβανόμενους κρυστάλλους σπινελίου.

Το σπινέλιο είναι ένα μικτό οξείδιο μαγνησίου και αλουμινίου, ένα ορυκτό που βρίσκεται στη φύση. Στη φυσική του μορφή βγαίνει σε διάφορα χρώματα. Για παράδειγμα, το κόκκινο σπινέλιο δεν διακρίνεται με το μάτι από το ρουμπίνι, έτσι προηγουμένως αυτά τα δύο ορυκτά συγχέονταν μεταξύ τους. Ένα από τα διάσημα κοσμήματα του βρετανικού στέμματος, το ρουμπίνι του μαύρου πρίγκιπα, είναι στην πραγματικότητα ένα σπινέλ.

Αυτό το υλικό είναι πολύ σκληρό και μπορεί να αντισταθεί σε κρούση και τριβή όταν εκτίθεται σε βροχή, αλμυρό νερό ή άμμο. Επιπλέον, μεταδίδει υπέρυθρη ακτινοβολία, επομένως μπορεί να είναι χρήσιμο στην κατασκευή διαφόρων συσκευών. Σε αντίθεση με το γυαλί, το υλικό δεν ραγίζει σε ολόκληρη την επιφάνεια - αντίθετα, όταν κρούεται, ένα μικρό κομμάτι απλά αποσπάται από αυτό. Το τελικό προϊόν μπορεί να γυαλιστεί και να τριφτεί.

Ζεστό πάτημα

Προηγουμένως, οι μηχανικοί προσπάθησαν να αποκτήσουν αυτό το υλικό χρησιμοποιώντας υψηλές θερμοκρασίες (2000 βαθμούς ή περισσότερο). Αλλά αυτή η διαδικασία ήταν τόσο ακριβή λόγω της κατανάλωσης ενέργειας όσο και αναποτελεσματική - η ανάγκη διαχωρισμού του τελικού υλικού από την επιφάνεια του χωνευτηρίου οδήγησε στην εμφάνιση ελαττωμάτων. Η πυροσυσσωμάτωση χρησιμοποιεί μια θερμή πρέσα, η οποία μετατρέπει ένα τυφλό σκόνης σε τελικό πολυκρυσταλλικό προϊόν.

Προσπάθειες παραγωγής μεγάλων πλαισίων σπινελίου με πυροσυσσωμάτωση έχουν γίνει στο παρελθόν. Ωστόσο, το υλικό έγινε θολό, με μικρές νησίδες διαφάνειας. Οι μηχανικοί κατάφεραν να βελτιώσουν την ποιότητα του προϊόντος προσθέτοντας περίπου 1% φθοριούχο λίθιο στην πρώτη ύλη, το οποίο, όταν λιώσει, λειτουργεί ως λιπαντικό και επιτρέπει στους κρυστάλλους του σπινελίου να ευθυγραμμιστούν σωστά μεταξύ τους.

Οι πρώτες ύλες για παραγωγή διατίθενται σε αφθονία, γεγονός που καθιστά το κόστος των προϊόντων ελάχιστο. Λόγω της απλότητας της τεχνολογίας, από το υλικό μπορούν να κατασκευαστούν προϊόντα οποιουδήποτε σχήματος. Οι δυνατότητες χρήσης είναι τεράστιες: κυρτά παράθυρα (π.χ. παράθυρα αεροπλάνων), φακοί οργάνων, γυαλιά ρολογιών, οθόνες smartphone (ισχυρότερες από το γυαλί γορίλα), φακοί για κάμερες και κιάλια. Ο στρατός ενδιαφέρεται να χρησιμοποιήσει αυτό το υλικό ως διαφανή πανοπλία - σε σύγκριση με το σύγχρονο αλεξίσφαιρο γυαλί, το βάρος του τελικού προϊόντος θα είναι τουλάχιστον 2 φορές μικρότερο.

πηγές

http://geektimes.ru/post/249766/

http://www.sciencedebate2008.com/unusual-aluminium/

http://www.findpatent.ru/patent/211/2117631.html

Μερικές πιο ενδιαφέρουσες και ασυνήθιστες τεχνολογίες: για παράδειγμα, Άσφαλτος χωρίς λακκούβες. Υπάρχουν προοπτικές; , και εδώ είναι πώς συγκολλούνται οι σιδηροτροχιές. Να σας θυμίσω πώς μπορεί να λειτουργήσει ένας υπολογιστής σε ένα ενυδρείο και αν θα έχουμε πλαστικούς δρόμους. Το αρχικό άρθρο βρίσκεται στον ιστότοπο

Η μέθοδος που αναπτύχθηκε (πυροσυσσωμάτωση με σπινθήρα πλάσματος) είναι μια νέα τροποποίηση της ήδη γνωστής μεθόδου θερμής συμπίεσης. Η αρχή της διαδικασίας είναι η εξής: μια ηλεκτρική ώθηση διέρχεται από το προετοιμασμένο καλούπι, η δράση του οποίου οδηγεί σε γρήγορη θέρμανση.

Η διαφορά από την υπάρχουσα τεχνολογία είναι ότι το ηλεκτρικό ρεύμα δεν διέρχεται από ένα εξωτερικό θερμαντικό στοιχείο, αλλά απευθείας από το συμπιεσμένο τεμάχιο εργασίας. Αυτό μειώνει σημαντικά τους χρόνους του κύκλου. Ως αποτέλεσμα της διαδικασίας θέρμανσης, η σκόνη υγροποιείται και ψύχεται σχεδόν αμέσως, ενώ τα μόρια παραμένουν διατεταγμένα σε ελεύθερη σειρά, σαν να ήταν ακόμα σε υγρή μορφή. Χάρη σε αυτή την κρυσταλλική δομή, το διαφανές αλουμίνιο αποκτά υψηλό βαθμό αντοχής και αντοχής στη φθορά. Το υλικό που προκύπτει είναι 85% ισχυρότερο από το ζαφείρι και 15% πιο αξιόπιστο από το σπινέλιο που κατασκευάζεται από αργιλικό μαγνήσιο.

Ο ειδικός Nikita Rubinkovsky, ο οποίος ασχολείται με αυτό το θέμα, εξήγησε:

«Μεταξύ των διαθέσιμων επί του παρόντος κεραμικών μέσης πυκνότητας, το οξυνιτρίδιο αλουμινίου έχει αρκετά υψηλή αντοχή, συγκρίσιμη με το YAG (γρανάτης αλουμινίου υττρίου) και το κυβικό ζιρκόνιο (σταθεροποιημένο διοξείδιο του ζιρκονίου). Και όσον αφορά το πιο σημαντικό χαρακτηριστικό για την προστασία της θωράκισης, η αντοχή σε κρούση ALON (οξυνιτρίδιο αλουμινίου, το οποίο είναι πρακτικά διαφανές) ξεπερνά όλα τα διαφανή υλικά, συμπεριλαμβανομένου του γυαλιού χαλαζία, του λιωμένου χαλαζία, του σπινελίου και του λευκοσαπφείρου».

Επί του παρόντος, αυτά τα υλικά είναι ήδη αρκετά κοινά στην παραγωγή στρατιωτικού εξοπλισμού και εξοπλισμού. Για παράδειγμα, το οξυνιτρίδιο αλουμινίου ALON είναι δημοφιλές, η σταθερότητα και η αντοχή του οποίου είναι αρκετές φορές υψηλότερη από το αλουμινοπυριτικό γυαλί. Αυτό το υλικό έχει υψηλή αντοχή στη θερμότητα και δεν παραμορφώνεται υπό την επίδραση θερμοκρασιών έως δύο χιλιάδες βαθμούς Κελσίου.

Πρόσφατα, με την ανάπτυξη νέων τεχνολογιών, έχει προκύψει το πρόβλημα της αύξησης της διεισδυτικής ισχύος των βλημάτων πυροβολικού και των πυροβόλων όπλων. Ως εκ τούτου, επιστήμονες και ειδικοί στον τομέα προσπαθούν να αναπτύξουν νέα και βελτιωμένα υλικά και δομές θωράκισης που θα παρέχουν αξιόπιστη προστασία.

Οι πιο κοντινές ιδιότητες παρατηρούνται στα διαφανή πολυκρυσταλλικά κεραμικά, τα οποία είναι κεραμικά με βάση το οξυνιτρίδιο αλουμινίου. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή υλικών διαφόρων σχημάτων χρησιμοποιώντας παραδοσιακές μεθόδους πυροσυσσωμάτωσης και χύτευσης κεραμικών που έχουν δοκιμαστεί εδώ και καιρό.

Σύμφωνα με πολλούς ειδικούς, το ALON μπορεί να χρησιμοποιηθεί για διάφορους εμπορικούς και στρατιωτικούς σκοπούς. Αυτό το υλικό είναι σήμερα το πιο σκληρό από όλα τα διαφανή πολυκρυσταλλικά κεραμικά. Ο αποτελεσματικός συνδυασμός μηχανικών και οπτικών χαρακτηριστικών καθιστά την ALON ηγέτη στην παραγωγή θωρακισμένων ενδυμάτων και εξοπλισμού. Με τη χρήση νέας τεχνολογίας είναι δυνατή η παραγωγή:

αντιεκρηκτικό γυαλί.
Παράθυρα αλεξίσφαιρα και ανθεκτικά στην κρούση.
λεπτομέρειες των οπτικών συστημάτων υπερύθρων·
φινιστρίνια?
παράθυρα και θόλοι για διαστημικές συσκευές.
πλάκες, ράβδοι, σωλήνες και άλλα μέρη.

Το υλικό ALON επίσης δεν επηρεάζεται από ιονίζουσα ακτινοβολία (ακτινοβολία) και δεν καταστρέφεται ή παραμορφώνεται υπό την επίδραση όξινων χημικών ενώσεων, αλκαλικών ουσιών και νερού.

Το παραδοσιακό αλεξίσφαιρο γυαλί έχει πολλαπλά στρώματα από πολυανθρακικό σάντουιτς ανάμεσα σε δύο στρώματα γυαλιού. Με τη σειρά του, το νέο διαφανές αλουμίνιο αποτελείται από τρία στρώματα:

Εξωτερικό στρώμα – διαφανή πολυκρυσταλλική κεραμική.
μεσαίο στρώμα - γυαλί;
το εσωτερικό στρώμα είναι μια επένδυση πολυμερούς.

Επίσης, σε αντίθεση με το παραδοσιακό αλεξίσφαιρο γυαλί, η θωράκιση αλουμινίου, αφού χτυπηθεί από σφαίρα από όπλο μικρού διαμετρήματος, θα παραμείνει τόσο διαφανής όσο ήταν. Επιπλέον, δεν θα μείνουν καν χαρακτηριστικές γρατσουνιές πάνω του.

Επί του παρόντος, το διαυγές αλουμίνιο δεν χρησιμοποιείται ακόμη ευρέως στο εμπόριο. Ένας από τους κύριους λόγους είναι το αρκετά υψηλό κόστος. Το κόστος παραγωγής του νέου υλικού είναι αρκετές φορές υψηλότερο από το κόστος του παραδοσιακού αλεξίσφαιρου γυαλιού. Το υλικό ALON χρησιμοποιείται κυρίως σήμερα στην παραγωγή φακών για συσκευές παρατήρησης και αισθητήρες πυραύλων.

Εάν έχετε οποιεσδήποτε ερωτήσεις, αφήστε τις στα σχόλια κάτω από το άρθρο. Εμείς ή οι επισκέπτες μας θα χαρούμε να τους απαντήσουμε

Η είδηση ότι οι επιστήμονες ανακάλυψαν τη διάφανη πανοπλία αλουμινίου δεν είναι νέα. Ωστόσο, είναι πολύ νωρίς για να πούμε ότι πολλοί άνθρωποι γνωρίζουν για αυτές τις ειδήσεις, επομένως διαβάστε σήμερα για αυτήν την ενδιαφέρουσα ανακάλυψη που έχει λάβει σημαντική πρακτική εφαρμογή.

Είναι επίσης σημαντικό ότι η διαδικασία παραγωγής ALON δεν είναι τεχνολογικά εξελιγμένη, γεγονός που διευκολύνει τους κατασκευαστές. Ωστόσο, δεν θα μπορείτε να το δημιουργήσετε στο σπίτι, ωστόσο, για να καταλάβετε πώς συμβαίνει η όλη διαδικασία δημιουργίας οξυνιτριδίου αλουμινίου, θα σας πούμε γι 'αυτό.

1. Μια μέθοδος για την παραγωγή χυτού οξυνιτριδίου αλουμινίου σε λειτουργία καύσης, συμπεριλαμβανομένης της προετοιμασίας ενός μίγματος αντίδρασης από συστατικά έναρξης που περιέχει οξείδιο του χρωμίου VI, οξείδιο του αργιλίου, αλουμίνιο και νιτρίδιο αργιλίου, τοποθέτηση του μίγματος αντίδρασης σε αντιδραστήρα SHS σε μορφή πυρίμαχου υλικού από χαλαζία, γραφίτη ή ανοξείδωτο χάλυβα, ανάφλεξη του μείγματος ακολουθούμενη από αντίδραση των συστατικών του σε λειτουργία καύσης σε αέριο περιβάλλον αζώτου ή μείγμα αζώτου με αέρα ή μείγμα αζώτου με αργό υπό πίεση 0,1-10 MPa, μετά την ολοκλήρωση της σύνθεσης, το προϊόν-στόχος με τη μορφή πλινθώματος οξυνιτριδίου αργιλίου διαχωρίζεται από το αλουμινίδιο του χρωμίου πλινθώματος, όπου το μίγμα της αντίδρασης παρασκευάζεται με την ακόλουθη αναλογία συστατικών, wt.%

Οξείδιο χρωμίου VI 37.3-41.0
Αλουμίνιο 31,0-34,0
Οξείδιο αλουμινίου 22,7-25,0
Νιτρίδιο αλουμινίου έως 9,0

Αυτή τη στιγμή, το ALON έχει αρχίσει να χρησιμοποιείται με πιο πολύπλευρο τρόπο, για παράδειγμα, οι εταιρείες της Microsoft, όταν αναπτύσσουν «έξυπνα ρολόγια», χρησιμοποιούν οξυνιτρίδιο αλουμινίου στο σώμα της ανάπτυξής τους. Έτσι, ποιος ξέρει, ίσως ακόμη και η χρήση του ALON να είναι προ των πυλών, αλλά μπορεί κανείς μόνο να ονειρευτεί κάτι τέτοιο εάν το κόστος του υλικού μειωθεί.

Μηχανικοί στο Ερευνητικό Εργαστήριο Ναυτικού των ΗΠΑ αναπτύσσουν μια ανθεκτική, φθηνή αντικατάσταση του γυαλιού. Το διαφανές υλικό είναι κατασκευασμένο με διαδικασία χαμηλής θερμοκρασίας από τεχνητά λαμβανόμενους κρυστάλλους σπινελίου.

είναι ένα μικτό οξείδιο μαγνησίου και αλουμινίου, ένα ορυκτό που βρίσκεται στη φύση. Στη φυσική του μορφή βγαίνει σε διάφορα χρώματα. Για παράδειγμα, το κόκκινο σπινέλιο δεν διακρίνεται στο μάτι από το ρουμπίνι, επομένως προηγουμένως αυτά τα δύο ορυκτά συγχέονταν μεταξύ τους. Ένα από τα διάσημα κοσμήματα του βρετανικού στέμματος είναι στην πραγματικότητα ένα σπινέλιο.

Ζεστό πάτημα

Προσπάθειες παραγωγής μεγάλων πλαισίων σπινελίου με πυροσυσσωμάτωση έχουν γίνει στο παρελθόν. Ωστόσο, το υλικό έγινε θολό, με μικρές νησίδες διαφάνειας. Οι μηχανικοί κατάφεραν να βελτιώσουν την ποιότητα του προϊόντος προσθέτοντας περίπου 1% στην πρώτη ύλη, η οποία, όταν λιώσει, λειτουργεί ως λιπαντικό και επιτρέπει στους κρυστάλλους του σπινελίου να ευθυγραμμιστούν σωστά μεταξύ τους.

1. Μια μέθοδος για την παραγωγή χυτού οξυνιτριδίου αλουμινίου σε λειτουργία καύσης, συμπεριλαμβανομένης της προετοιμασίας ενός μίγματος αντίδρασης από συστατικά έναρξης που περιέχει οξείδιο του χρωμίου VI, οξείδιο του αργιλίου, αλουμίνιο και νιτρίδιο αργιλίου, τοποθέτηση του μίγματος αντίδρασης σε αντιδραστήρα SHS σε μορφή πυρίμαχου υλικού από χαλαζία, γραφίτη ή ανοξείδωτο χάλυβα, ανάφλεξη του μείγματος ακολουθούμενη από αντίδραση των συστατικών του σε λειτουργία καύσης σε αέριο περιβάλλον αζώτου ή μείγμα αζώτου με αέρα ή μείγμα αζώτου με αργό υπό πίεση 0,1-10 MPa, μετά την ολοκλήρωση της σύνθεσης, το προϊόν-στόχος με τη μορφή πλινθώματος οξυνιτριδίου αργιλίου διαχωρίζεται από το αλουμινίδιο του χρωμίου πλινθώματος, όπου το μίγμα της αντίδρασης παρασκευάζεται με την ακόλουθη αναλογία συστατικών, wt.%

Οξείδιο χρωμίου VI 37.3-41.0

Αλουμίνιο 31,0-34,0

Οξείδιο αλουμινίου 22,7-25,0

Νιτρίδιο αλουμινίου έως 9,0

Η επιστήμη. Διαφανές αλουμίνιο

Επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης δημιούργησαν μια διαφανή μορφή αλουμινίου βομβαρδίζοντας το μέταλλο με το πιο ισχυρό λέιζερ ακτίνων Χ στον κόσμο. Μέχρι τώρα, το διαφανές αλουμίνιο είχε περιγραφεί μόνο στην επιστημονική φαντασία.

Στην πραγματικότητα, η εξωτική μορφή του υλικού θα βοηθήσει τόσο για την πυρηνική ενέργεια όσο και για την κατανόηση του τι ακριβώς συμβαίνει στους πυρήνες τεράστιων πλανητών.

Οι συγγραφείς του πειράματος πήραν ένα κομμάτι λεπτού φύλλου αλουμινίου και κατεύθυναν ένα λέιζερ σε αυτό, η κύρια ενέργεια του οποίου παρήχθη στην περιοχή ακτίνων Χ της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Η κρούση ήταν περίπου 10 εκατομμύρια GW ενέργειας ανά τετραγωνικό εκατοστό και οδήγησε σε ένα εκπληκτικό αποτέλεσμα.

Σε κανονικές θερμοκρασίες και πιέσεις, το αλουμίνιο είναι ένα πλέγμα ατόμων με τεράστιο αριθμό ελεύθερων ηλεκτρονίων. Ο σύντομος παλμός του λέιζερ έριξε ένα ηλεκτρόνιο από κάθε άτομο αλουμινίου, επιτρέποντας στα φωτόνια να περάσουν απευθείας μέσα από το υλικό και να κάνουν το αλουμίνιο ουσιαστικά αόρατο στο υπεριώδες φως. Αν και το μέταλλο θερμάνθηκε σε εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες, διατήρησε την ακαμψία του: ένα φαινόμενο, πιστεύουν οι επιστήμονες, παρόμοιο με αυτό που συμβαίνει στους πυρήνες γιγάντιων πλανητών όπως ο Δίας.

«Αυτό που δημιουργήσαμε είναι μια εντελώς νέα μορφή ύλης που κανείς δεν έχει δει ποτέ», σχολιάζει το αποτέλεσμα του πειράματος ένας από τους συγγραφείς της, ο καθηγητής φυσικής Τζάστιν Γουαρκ. - Το διαφανές αλουμίνιο είναι μόνο η αρχή. Οι φυσικές ιδιότητες του υλικού που δημιουργήσαμε είναι παρόμοιες με τις συνθήκες μέσα σε μεγάλους πλανήτες. Ελπίζουμε ότι μελετώντας το μπορούμε να καταλάβουμε καλύτερα τι συμβαίνει κατά τον σχηματισμό «μικροσκοπικών αστεριών» που δημιουργούνται από ισχυρές εκρήξεις λέιζερ (εσωτερικές εκρήξεις). Μια μέρα ένας άνθρωπος θα μάθει να χρησιμοποιεί την ενέργεια από μια τέτοια διαδικασία εδώ στη Γη».

Η ανακάλυψη κατέστη δυνατή με τη δημιουργία μιας νέας πηγής ακτινοβολίας, δέκα δισεκατομμυρίων φορές πιο φωτεινή από οποιοδήποτε σύγχροτρο στον κόσμο (για παράδειγμα, όπως η βρετανική «Πηγή φωτός διαμαντιού», που παράγει δέσμες φωτός στην περιοχή από υπέρυθρες έως ακτίνες Χ ). Αυτό το ισχυρό μηχάνημα λέιζερ, που ονομάζεται λέιζερ FLASH, βρίσκεται στο Αμβούργο της Γερμανίας και παράγει εξαιρετικά σύντομες εκρήξεις μαλακών ακτίνων Χ, καθεμία πιο ισχυρή από μια μονάδα παραγωγής ενέργειας που τροφοδοτεί μια ολόκληρη πόλη. Με την υποστήριξη συναδέλφων από άλλες χώρες, επιστήμονες από την Οξφόρδη συγκέντρωσαν όλη αυτή την ενέργεια σε ένα σημείο του οποίου η διάμετρος είναι πιο λεπτή από το 1/20 του πλάτους μιας ανθρώπινης τρίχας. Ήταν σε τόσο υψηλή ένταση ακτινοβολίας λέιζερ που το αλουμίνιο έγινε διαφανές.

Μέχρι στιγμής, το φαινόμενο της «αορατότητας» έχει διαρκέσει μόνο για μια εξαιρετικά σύντομη περίοδο περίπου 40 femtoseconds, αλλά δείχνει ότι μια τέτοια εξωτική κατάσταση της ύλης μπορεί, κατ 'αρχήν, να δημιουργηθεί στην πράξη.

«Αυτό που είναι ιδιαίτερα αξιοσημείωτο στο πείραμά μας είναι ότι μετατρέψαμε το συνηθισμένο αλουμίνιο σε αυτό το εξωτικό νέο υλικό σε ένα βήμα χρησιμοποιώντας ένα πολύ ισχυρό λέιζερ. Σε σύντομο χρονικό διάστημα, το δείγμα μοιάζει και συμπεριφέρεται σαν ένα εντελώς διαφορετικό υλικό, σαν να είχαμε μετατρέψει κάθε άτομο αλουμινίου σε πυρίτιο. Για εμάς, αυτό είναι σχεδόν το ίδιο σαν να καταφέραμε να αποκτήσουμε καθαρό χρυσό χρησιμοποιώντας φως», προσθέτει ο καθηγητής Wark.

Οι ερευνητές πιστεύουν ότι η προσέγγιση που χρησιμοποίησαν είναι ιδανική για τη δημιουργία και τη μελέτη εξωτικών καταστάσεων της ύλης. Η σημασία του είναι πολύπλευρη και πολύ σημαντική για την πλανητική επιστήμη, την αστροφυσική και την πυρηνική ενέργεια.

Η ομάδα ελπίζει να συνεχίσει να μελετά τις ιδιότητες της καυτής πυκνής ύλης, σχεδιάζοντας να χρησιμοποιήσει νέα, ακόμη ισχυρότερα λέιζερ ακτίνων Χ για αυτόν τον σκοπό στο μέλλον.