вещество
В мире много удивительных вещей и необычных материалов, но эти вполне могут претендовать на участие в категории «самые удивительные среди придуманных людьми». Безусловно, эти вещества «нарушают» правила физики только на первый взгляд, на самом деле все давно научно объяснено, хотя от этого вещества менее удивительными не становятся.
1. Феррожидкость
Ферромагнитная жидкость – это магнитная жидкость, из которой можно образовывать весьма любопытные и затейливые фигуры. Впрочем, пока магнитное поле отсутствует, феррожидкость – вязкая и ничем не примечательная. Но вот стоит воздействовать на нее с помощью магнитного поля, как ее частицы выстраиваются вдоль силовых линий – и создают нечто неописуемое…
На практике феррожидкость применяют по-разному: к примеру, для обеспечения теплопроводности в динамиках, но продемонстрированный метод использования тоже очень ничего.
Ну, а возможность становиться то твердым, то жидким: в зависимости от воздействия магнитного поля, делает этот материал значимым и для автопрома, и для NASA, и для военных.
2. Аэрогель Frozen Smoke
Аэрогель Frozen Smoke («Замороженный дым») на 99 процентов состоит из воздуха и на 1 – из кремниевого ангидрида. В результате получается весьма впечатлительная магия: кирпичи зависают в воздухе и все такое. Кроме того, этот гель еще и огнеупорен.
Разновидностью аэрогеля является так называемое «воздушное стекло» (Airglass) с плотностью 0,05-0,2 грамма на кубический сантиметр. Оно довольно прозрачно, и, хотя не слишком прочно, зато по теплозащите многократно превосходит обычное стекло.
Вообще, инженеры и учёные считают, что в ближайшее время аэрогель сможет найти десятки областей применения на Земле. И здесь опять помогает космос. В последние годы на шаттлах проводились опыты по получению аэрогеля в невесомости.
Будучи почти незаметным, аэрогель при этом может удерживать практически невероятные тяжести, что в 4000 раз превосходят объем израсходованного вещества, при чем сам он – очень легкий. Его применяют в космосе: к примеру, для «вылавливания» пыли от хвостов комет и для «утепления» костюмов астронавтов. В будущем, говорят ученые, он появится во многих домах: очень уж удобный материальчик.
3. Перфторуглерод
Перфторуглерод – это жидкость, вмещающая большое количество кислорода, и которой, по сути, можно дышать. Вещество тестировалось еще в 60-х годах прошлого века: на мышах, продемонстрировав определенную долю эффективности. К сожалению, только определенную: лабораторные мыши погибли после нескольких часов, проведенных в емкостях с жидкостью. Ученые пришли к мнению, что всему виной – примеси…
Сегодня перфторуглероды используются для ультразвуковых исследования и даже для создания искусственной крови. Бесконтрольно использовать вещество ни в коем случае нельзя: оно не самое экологически чистое. Атмосферу, например, «подогревает» в 6500 раз активнее, чем углекислый газ.
4. Эластичные проводники
Матрицу транзисторов, равно как и эластичный проводник, можно растянуть. В группе исследователей из Университета Токио под руководством Такао Сомейя (Takao Someya) впервые получен отличающийся высокой проводимостью и химической стабильностью эластомер, внедрив углеродные нанотрубки в полимерную матрицу.
Эластичный материал был получен за счет перемешивания из черной пасты, полученной с помощью растирания нанотрубок в ионной жидкости – бис(трифторметансульфонил)имид 1-бутил-3-метилимидазолия. Процесс растирания не дает углеродным нанотрубкам склеиваться в большие «связки», что помогает им понизить жесткость и способствует увеличению эластичности.
После растирания гель комбинируют со фторированным сополимером, придающим материалу дополнительную эластичность, дают ему застыть и высохнуть. Полученная в результате всех этих операций пленка покрывается силиконовой резиной, в результате чего образуется эластичный проводник. Для дальнейшего увеличения эластичности материал может быть перфорирован, а также на него могут быть нанесены органические транзисторы. После завершения всех стадий производства получают эластичный лист, свойства которого не меняются при его растяжении до 70%.
Для демонстрации реальности и экономической эффективности предложенного подхода японские исследователи использовали маломасштабный принтер для получения прототипа эластичного проводника размерами 20 на 20 см. Такао Сомейя полагает, что процесс производства эластичных проводников может быть масштабирован до промышленного производства гораздо больших по размеру гибких и эластичных интегрированных электрических схем. По мнению исследователей, данная методика может снизить стоимость изготовления гибких дисплеев, а также создать искусственную кожу для роботов и систем интерфейса для взаимодействия человека с компьютером.
5. Неньютоновская жидкость
Жидкости, вязкость которых зависит от градиента скорости называются неньютоновскими.
Ученые ищут путь применения этой способности неньютоновской жидкости при разработке армейского снаряжения и формы. Чтобы мягкая и удобная ткань под действием пули становилась твердой – и превращалась в бронежилет.
6. Прозрачный оксид алюминия (
Прозрачный и при этом крепкий металл планируют использовать как для создания более совершенного армейского снаряжения, так и в автопроме и даже при производстве окон. Почему бы и нет: видно хорошо, и при этом не бьется.
7. Углеродные нанотрубки
Углеродные нанотрубки уже присутствовали в четвертом пункте статьи, и вот – новая встреча. А все потому, что возможности их и вправду широки, и говорить о всяческих прелестях можно часами. В частности, это – самый прочный из всех изобретенным человеком материалов.
С помощью этого материала уже создают сверхпрочные нити, сверхкомпактные компьютерные процессоры и много-много другого, а в будущем темпы будут только наращиваться: супер-эффективные батареи, еще более эффективные солнечные панели и даже трос для космического лифта будущего…
источник
В мире много удивительных вещей и необычных материалов, но эти вполне могут претендовать на участие в категории «самые удивительные среди придуманных людьми». Безусловно, эти вещества «нарушают» правила физики только на первый взгляд, на самом деле все давно научно объяснено, хотя от этого вещества менее удивительными не становятся.
1. Феррожидкость
Ферромагнитная жидкость – это магнитная жидкость, из которой можно образовывать весьма любопытные и затейливые фигуры. Впрочем, пока магнитное поле отсутствует, феррожидкость – вязкая и ничем не примечательная. Но вот стоит воздействовать на нее с помощью магнитного поля, как ее частицы выстраиваются вдоль силовых линий – и создают нечто неописуемое…
На практике феррожидкость применяют по-разному: к примеру, для обеспечения теплопроводности в динамиках, но продемонстрированный метод использования тоже очень ничего.
Ну, а возможность становиться то твердым, то жидким: в зависимости от воздействия магнитного поля, делает этот материал значимым и для автопрома, и для NASA, и для военных.
2. Аэрогель Frozen Smoke
Аэрогель Frozen Smoke («Замороженный дым») на 99 процентов состоит из воздуха и на 1 – из кремниевого ангидрида. В результате получается весьма впечатлительная магия: кирпичи зависают в воздухе и все такое. Кроме того, этот гель еще и огнеупорен.
Разновидностью аэрогеля является так называемое «воздушное стекло» (Airglass) с плотностью 0,05-0,2 грамма на кубический сантиметр. Оно довольно прозрачно, и, хотя не слишком прочно, зато по теплозащите многократно превосходит обычное стекло.
Вообще, инженеры и учёные считают, что в ближайшее время аэрогель сможет найти десятки областей применения на Земле. И здесь опять помогает космос. В последние годы на шаттлах проводились опыты по получению аэрогеля в невесомости.
Будучи почти незаметным, аэрогель при этом может удерживать практически невероятные тяжести, что в 4000 раз превосходят объем израсходованного вещества, при чем сам он – очень легкий. Его применяют в космосе: к примеру, для «вылавливания» пыли от хвостов комет и для «утепления» костюмов астронавтов. В будущем, говорят ученые, он появится во многих домах: очень уж удобный материальчик.
3. Перфторуглерод
Перфторуглерод – это жидкость, вмещающая большое количество кислорода, и которой, по сути, можно дышать. Вещество тестировалось еще в 60-х годах прошлого века: на мышах, продемонстрировав определенную долю эффективности. К сожалению, только определенную: лабораторные мыши погибли после нескольких часов, проведенных в емкостях с жидкостью. Ученые пришли к мнению, что всему виной – примеси…
Сегодня перфторуглероды используются для ультразвуковых исследования и даже для создания искусственной крови. Бесконтрольно использовать вещество ни в коем случае нельзя: оно не самое экологически чистое. Атмосферу, например, «подогревает» в 6500 раз активнее, чем углекислый газ.
4. Эластичные проводники
Матрицу транзисторов, равно как и эластичный проводник, можно растянуть. В группе исследователей из Университета Токио под руководством Такао Сомейя (Takao Someya) впервые получен отличающийся высокой проводимостью и химической стабильностью эластомер, внедрив углеродные нанотрубки в полимерную матрицу.
Эластичный материал был получен за счет перемешивания из черной пасты, полученной с помощью растирания нанотрубок в ионной жидкости – бис(трифторметансульфонил)имид 1-бутил-3-метилимидазолия. Процесс растирания не дает углеродным нанотрубкам склеиваться в большие «связки», что помогает им понизить жесткость и способствует увеличению эластичности.
После растирания гель комбинируют со фторированным сополимером, придающим материалу дополнительную эластичность, дают ему застыть и высохнуть. Полученная в результате всех этих операций пленка покрывается силиконовой резиной, в результате чего образуется эластичный проводник. Для дальнейшего увеличения эластичности материал может быть перфорирован, а также на него могут быть нанесены органические транзисторы. После завершения всех стадий производства получают эластичный лист, свойства которого не меняются при его растяжении до 70%.
Для демонстрации реальности и экономической эффективности предложенного подхода японские исследователи использовали маломасштабный принтер для получения прототипа эластичного проводника размерами 20 на 20 см. Такао Сомейя полагает, что процесс производства эластичных проводников может быть масштабирован до промышленного производства гораздо больших по размеру гибких и эластичных интегрированных электрических схем. По мнению исследователей, данная методика может снизить стоимость изготовления гибких дисплеев, а также создать искусственную кожу для роботов и систем интерфейса для взаимодействия человека с компьютером.
5. Неньютоновская жидкость
Жидкости, вязкость которых зависит от градиента скорости называются неньютоновскими.
Ученые ищут путь применения этой способности неньютоновской жидкости при разработке армейского снаряжения и формы. Чтобы мягкая и удобная ткань под действием пули становилась твердой – и превращалась в бронежилет.
6. Прозрачный оксид алюминия
Прозрачный и при этом крепкий металл планируют использовать как для создания более совершенного армейского снаряжения, так и в автопроме и даже при производстве окон. Почему бы и нет: видно хорошо, и при этом не бьется.
7. Углеродные нанотрубки
Углеродные нанотрубки уже присутствовали в четвертом пункте статьи, и вот – новая встреча. А все потому, что возможности их и вправду широки, и говорить о всяческих прелестях можно часами. В частности, это – самый прочный из всех изобретенным человеком материалов.
С помощью этого материала уже создают сверхпрочные нити, сверхкомпактные компьютерные процессоры и много-много другого, а в будущем темпы будут только наращиваться: супер-эффективные батареи, еще более эффективные солнечные панели и даже трос для космического лифта будущего…
#fact@sci
источник
«Посмотреть на вещи под другим углом».
Вещи очень часто бывают не такими, какими кажутся на первый взгляд. Во всяком случае, если посмотреть на них под микроскопом. В нашем обзоре собраны фотографии, глядя на которые сразу и не поймёшь, что именно попало в объектив фотографа. Смотрите и удивляйтесь.
1. Морские диатомовые водоросли
Колониальный организм планктона — Chaetoceros debilis, увеличен в 250 раз. Фотограф Вима ван Эгмонда из музея Микрополитен в городе Берке-ен-Роденжинис, Южная Голландия.
2. Лапка взрослой мыши в 100-кратном увеличении
На снимке видны кровеносные сосуды, клетки иммунной системы и мягких тканей. Фотограф д-р Эндрю Дж. Вулли, Himanshi Десаи и Кевин Отто, Университет Пердью, штат Индиана.
3. Морской червь в 20-кратном увеличении
Фотограф Доктор Альваро Эстевес Миготто из Университета в Сан-Паулу, Центр морской биологии, Бразилия.
4. Вольфрамовая нить в лампах накаливания
Нить бытовой лампы накаливания. Фотограф Gerald Poirier.
5. Застежка-липучка
Принцип работы «липучки».
6. Ржавчина
Ржавчина под увеличителем.
7. Кристалл соли
Обычная кухонная соль.
8. Кристаллы сахара
Кристаллики сахара-рафинада и неочищенного сахара.
9. Крупинки соли и перца
Эти разноцветные булыжники на самом деле крупицы соли и черного перца из баночки со специями.
10. Виниловая пластинка
1000х увеличение поверхности виниловой пластинки.
11. Иголка с красной ниткой
Ушко иглы с продетой ниткой.
12. Струна гитары
Структура гитарной струны.
13. Пыль, увеличенная в 22.000.000 раз
Бытовая пыль (кошачья шерсть, синтетические волокна, пыльца растений и останки насекомых).
14. Использованная зубная нить
Использованная зубная нить при сильном увеличении выглядит ужасно.
15. Человеческие ресницы в 50-кратном увеличении
Наши обычные ресницы служат домом для микроскопических созданий, называемых Demodex.
16. 4-х кратное увеличение рабочего муравья (Aphaenogaster senilis)
Фотограф Димитрий Сиборус, из Парижа, Франция.
17. Кладка икры рыбы (увеличение 6.6x)
Фотограф Доктор Хайме Гомес — Гутьеррес, Центр морских междисциплинарных наук, Мексико.
Источник:
Нано полимер пустили в производство. Эта субстанция способна оттолкнуть практически любую жидкость. Гидрофобные покрытия — одна из первых нано-технологий, вышедших на рынок. Вещество можно нанести на множество видов поверхностей, в том числе на одежду и строительные материалы .
источник
Мы можем смеяться над нашими предками, считавшими порох волшебством и не понимавшими, что такое магниты, однако и в наш просвещённый век существуют материалы, созданные наукой, но похожие на результат настоящего колдовства.
Зачастую эти материалы трудно получить, но оно того стоит…
Металл, который плавится в руках
Существование жидких металлов, таких как ртуть, и способность металлов принимать жидкое состояние при определенной температуре общеизвестны. Но твёрдый металл, тающий в руках как мороженое — это необычное явление. Этот металл называется галлием.
Газ, способный удерживать твёрдые предметы
Этот газ тяжелее воздуха, и если наполнить им закрытый контейнер, он осядет на дно. Так же, как вода, гексафторид серы способен выдержать менее плотные объекты, например, кораблик из фольги. Бесцветный газ удержит предмет на своей поверхности, и создастся впечатление, что кораблик парит. Гексафторид серы можно вычерпать из контейнера обычным стаканом — тогда кораблик плавно опустится на дно.
Кроме того, за счет своей тяжести газ снижает частоту любого звука, проходящего сквозь него, и если вдохнуть немного гексафторида серы, ваш голос будет звучать как зловещий баритон Доктора Зло.
Гидрофобные покрытия
Зелёная плитка на фото — вовсе не желе, а подкрашенная вода. Она находится на плоской пластине, по краям обработанной гидрофобным покрытием. Покрытие отталкивает воду, и капли принимают выпуклую форму. В середине белой поверхности есть идеальный необработанный квадрат, и вода скапливается там. Капля, помещенная на обработанную область, немедленно потечет к необработанной части и сольётся с остальной водой.
Если вы макнёте обработанный гидрофобным покрытием палец в стакан с водой, он останется полностью сухим, а вокруг него образуется «пузырь» — вода будет отчаянно пытаться убежать от вас. На основе таких веществ планируется создание водоотталкивающей одежды и стёкол для автомобилей.
Спонтанно взрывающийся порошок
Нитрид трииода выглядит как комок грязи, но внешность обманчива: этот материал настолько нестабилен, что легкого касания пера достаточно, чтобы произошел взрыв. Используется материал исключительно для экспериментов — его опасно даже перемещать с места на место.
Когда материал взрывается, появляется красивый фиолетовый дым. Аналогичным веществом является фульминат серебра — он также не применяется нигде и годится разве что для изготовления бомбочек.
Горячий лёд
Горячий лёд, известный также как ацетат натрия, представляет собой жидкость, затвердевающую при малейшем воздействии. От простого прикосновения он из жидкого состояния мгновенно трансформируется в твёрдый как лёд кристалл. На всей поверхности образуются узоры, как на окнах в мороз, процесс продолжается несколько секунд — пока всё вещество не «замёрзнет».
При нажатии образуется центр кристаллизации, от которого молекулам по цепочке передается информация о новом состоянии. Конечно, в итоге образуется вовсе не лёд — как следует из названия, вещество на ощупь довольно тёплое, охлаждается очень медленно и используется для изготовления химических грелок.
Металл, обладающий памятью
Нитинол, сплав никеля и титана, имеет впечатляющую способность «запоминать» свою первоначальную форму и возвращаться к ней после деформации. Всё, что для этого требуется — немного тепла.
Например, можно капнуть на сплав тёплой водой, и он примет первоначальную форму независимо от того, насколько сильно был до этого искажён. В настоящее время разрабатываются способы его практического применения. Например, было бы разумно делать из такого материала очки — если они случайно погнутся, нужно просто подставить их под струю теплой воды.
Конечно, неизвестно будут ли когда-нибудь делать из нитинола автомобили или ещё что-то серьёзное, но свойства сплава впечатляют.
источник
Любое вещество состоит из молекул, а его физические свойства зависят от того, каким образом упорядочены молекулы и как они взаимодействуют между собой.
В обычной жизни мы наблюдаем три агрегатных состояния вещества — твердое, жидкое и газообразное.
Газ расширяется, пока не заполнит весь отведенный ему объем. Если рассмотреть газ на молекулярном уровне, мы увидим беспорядочно мечущиеся и сталкивающиеся между собой и со стенками сосуда молекулы, которые, однако, практически не вступают во взаимодействие друг с другом. Если увеличить или уменьшить объем сосуда, молекулы равномерно перераспределятся в новом объеме. Молекулярно-кинетическая теория связывает молекулярные свойства газа с его макроскопическими свойствами, такими как температура и давление.
В отличие от газа жидкость при заданной температуре занимает фиксированный объем, однако и она принимает форму заполняемого сосуда — но только ниже уровня ее поверхности. На молекулярном уровне жидкость проще всего представить в виде молекул-шариков, которые хотя и находятся в тесном контакте друг с другом, однако имеют свободу перекатываться друг относительно друга, подобно круглым бусинам в банке. Налейте жидкость в сосуд — и молекулы быстро растекутся и заполнят нижнюю часть объема сосуда, в результате жидкость примет его форму, но не распространится в полном объеме сосуда.
Твердое тело имеет собственную форму, не растекается по объему контейнера и не принимает его форму. На микроскопическом уровне атомы прикрепляются друг к другу химическими связями, и их положение друг относительно друга фиксировано. При этом они могут образовывать как жесткие упорядоченные структуры — кристаллические решетки, — так и беспорядочное нагромождение — аморфные тела (именно такова структура полимеров, которые похожи на перепутанные и слипшиеся макароны в миске).
Выше были описаны три классических агрегатных состояния вещества. Имеется, однако, и четвертое состояние, которые физики склонны относить к числу агрегатных. Это плазменное состояние. Плазма характеризуется частичным или полным срывом электронов с их атомных орбит, при этом сами свободные электроны остаются внутри вещества. Таким образом, плазма, будучи ионизированной, в целом остается электрически нейтральной, поскольку число положительных и отрицательных зарядов в ней остается равным. Мы можем наблюдать как холодную и в незначительной степени ионизированную плазму (например, в люминесцентных лампах), так и полностью ионизированную горячую плазму (внутри Солнца, например).
При сверхнизких температурах скорости молекул снижаются настолько, что мы не можем точно определить их местоположение. Это происходит в силу принципа неопределенности Гейзенберга. Когда температура снижается настолько, что степень неопределенности положения атомов оказывается сопоставимой с размерами группы атомов, к которой они принадлежат, вся группа начинает вести себя, как единое целое. Такое состояние вещества называется конденсатом Бозе—Эйнштейна, и его можно считать пятым агрегатным состоянием вещества.
источник
В состав любого горючего вещества входит особая субстанция — флогистон.
Эта старая химическая теория была основана на идее о том, что есть нечто, входящее в состав любого горючего вещества и представляющее собой его горючую часть. Это нечто получило название «флогистон», что по-гречески значит «воспламеняемый». Суть идеи была такова: когда вещество горит, флогистон выделяется из него и улетучивается. Считалось, что дерево, например, это смесь золы и флогистона, и при сжигании дерева выделяется флогистон, а остается зола. Аналогичным образом полагали, что металлы — это смесь флогистона и веществ, называемых «окалинами».
Однако в этой теории была одна существенная неувязка: если образовавшаяся после горения зола обычно легче, чем изначальный кусок дерева, то окалины (или, как бы мы сказали сегодня, оксиды металлов) обычно тяжелее первоначального куска металла. Теперь мы знаем, как это объяснить: основные продукты сгорания древесины — углекислый газ и водяной пар — уходят в атмосферу, тогда как при соединении металлов с кислородом (например, когда железо ржавеет) образуется оксид — твердое вещество, которое никуда не исчезает.
Последний гвоздь в гроб теории флогистона был вбит Антуаном Лавуазье. Он показал, что химическое соединение веществ с незадолго до того открытым элементом кислородом объясняет как увеличение, так и потерю их массы при химических реакциях горения.
Источник