October 15th, 2012

тайконавт

Новый гидрогель лучше резины в 20 раз

Химики создали гидрогель, способный растягиваться в 20 раз


Комбинация из двух полимеров с противоположными свойствами позволила физикам создать супергибкий гидрогель, способный растягиваться без повреждений в 20 раз и сохраняющий механическую прочность при наличии серьезных дефектов, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.

Гидрогели представляют собой особый вид желеобразных или твердых материалов, практически полностью - на 98% и более - состоящих из воды или других видов жидкости. Гидрогели широко используются в медицине, садоводстве и в некоторых других областях. Их полезность ограничивается их ломкостью и невысокой прочностью - большинство гидрогелей крайне плохо переносит нагрузки и портится при растягивании всего на 30%.

Группа химиков под руководством Чжигана Со (Zhigang Suo) из Гарвардского университета работала над созданием новых видов гидрогелей, комбинируя различные полимеры, молекулы которых удерживают воду внутри "скелета" материала.

Как отмечают ученые, первые "двойные" гидрогели были разработаны еще в 2003 году. Такие материалы содержали в себе не одну, а две полимерных сетки, значительно увеличивавших его механическую прочность. Данные гидрогели страдали от одной общей и неизлечимой проблемы - их прочность резко понижалась после первого сжатия, так как химические связи в одной из полимерных сеток разрушались при деформации.

Со и его коллеги ликвидировали этот недостаток, заменив традиционные полимеры сеткой из альгината - длинных цепочек углеводородов, извлекающихся из клеток бурых водорослей.

По словам исследователей, альгинат не похож по своим химическим свойствам на другие полимеры. Его молекулы соединяются друг с другом не "жесткими" ковалентными связями, как обычные полимеры, а относительно "мягкими" ионными. Благодаря этому волокна алгината будут восстанавливать свою форму при растягивании, а не деформироваться, как обычные компоненты гидрогелей.

Ученые подготовили несколько экспериментальных образцов гидрогеля, смешав алгинат с молекулами полимера полиакриламида. Новый материал обладает великолепными механическими свойствами - полоски из нового вида гидрогеля способны растягиваться в 20 раз и при этом они выдерживают в десять раз большую нагрузку, чем "двойные" гидрогели, без потери механической устойчивости. Кроме того, новый материал выдерживает порезы и царапины и не расползается на части, как это делают обычные гидрогели.

Как полагают авторы статьи, столь кардинальное улучшение свойств гидрогелей откроет новые области для использования этих материалов в науке и промышленности. В частности, великолепная гибкость и высокая механическая прочность геля делает его одним из первых кандидатов на роль искусственных хрящевых тканей.



тайконавт

Супервода-гидрогель

В 1974 году химик из компании Chevron Гленн Хауэллз разработал на основе смеси мономерного полиакриамида и акриловых кислот полимерную суспензию SuperWater, обладающую сильными гидрофильными свойствами.

Каждая макромолекула этого вещества способна «приклеить» к себе несколько десятков тысяч молекул воды. Сначала SuperWater использовали для уплотнения струи водяных пушек-очистителей. Утверждалось, что добавление мизерного количества «суперводы» в воду или гидроабразивную суспензию позволяет резко увеличить фокусировку луча, причем луч сохранял плотность на больших расстояниях.

Для демонстрации возможностей SyperWater Хауэллз срезал «заряженным» водяным лучом кору с дерева на расстоянии 15 м, как бритвой. Согласно экспериментально подтвержденным данным, добавка SuperWater позволяет поднять скорость резания на 30–200%, снижая при этом ширину пропила на 15–30% и полностью исключая конусность кромки. Кроме того, суспензия является прекрасным лубрикантом и резко снижает износ миксера.

Интересно, что почти одновременно с Хауэллзом аналогичные по свойствам модификаторы воды запатентовали два корифея гидрорезки – профессор Саммерс и сам легендарный Норманн Франц.



тайконавт

Развернутые тезисы или сокращенная версия доклада (съезду ...)

ЛУННАЯ И ИНОПЛАНЕТНЫЕ БАЗЫ – НОВЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ

СОЗДАНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИИ

сокращенная версия доклада

(см. тезисы)

В докладе рассматриваются новые возможности создания и эксплуатации лунной и инопланетных баз, которые открываются благодаря новым прогрессивным средствам транспортировки грузов, как на базу, так и с базы на орбитальные станции. Излагаются методы малозатратной доставки на базу ракетного топлива, необходимого для возвращения персонала на Землю, воды и другого сырья, необходимого для функционирования базы и её дальнейшего развертывания, а также снабжения окололунной (инопланетной) орбитальной станции ракетным топливом в целях дозаправки КА, которые совершают посадку на базу и/или возвращают персонал и продукцию базы на Землю.


Collapse )


P.S. К сожалению, еще не готовы анимации схем [5;6]. Надеюсь, что к концу недели смогу разместить их в журнале. Впрочем, для людей с творческим мышлением всё должно быть ясно и без чертежей. Кстати, при оформлении патентных заявок на "способ" чертежи не  требуются, в отличие от требований к оформлению заявок на "устройство", которые считаются предложениями классом ниже. Так что отдохнули за выходные, товарищи, а теперь за работу, вперед на Луну, Фобос, Деймос, Цереру. Сибаритов не возьмем в космонавты астронавты!