Новые технологии и материалы – Производство метизных изделий | ООО «Новые технологии и материалы»

Содержание

Современные вещества и материалы будущего

Все предметы, окружающие нас, сделаны из того или иного материала. Зачастую именно материал обеспечивает вещи особыми свойствами. Существует даже специальный раздел науки, изучающий их - материаловедение.

0 Технологии

Компании Ford и McDonald's объединили усилия по переработке сырья, именуемого кофейной шелухой. Это разновидность жмыха, часть оболочки кофейного зерна, которая отделяется от него при обжарке и является отходами пищевой промышленности. Или основой для перспективного биогибридного материала.

0 Технологии

Компания Karst Stone Paper презентовала свою новую разработку – бумагу, изготовленную не из целлюлозы, а на основе каменной пыли и пластика. Она в разы прочнее традиционной, устойчива к разрывам и вдобавок водонепроницаема. Из-за этого на ней сложно писать чернилами, но маркеры и карандаши с задачей справляются…

0 Технологии

Исследователи научного факультета Университета Малаги (UMA, Испания) разработали недорогую футболку, которая вырабатывает электричество за счет разницы между температурой человеческого тела и окружающей среды. Это стало возможным благодаря особой ткани, разработанной совместно с Итальянским технологическим институтом…

30 Наука

В Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса в Калифорнии (США) провели эксперимент по экстремальному сжатию свинца. Он стал одним из череды аналогичных исследований, направленных на изучение трансформации свойств различных материалов при сверхвысоких давлениях. Для свинца, например, главным изменением стал…

0 Наука

Ученые Университета Райса (Rice University) разработали полимерный материал с решетчатой структурой, обладающий уникальной, соизмеримой с алмазом, твердостью, что позволяет использовать его в качестве защиты от пуль.

0 Наука

Исследователи из Университета Рочестера (США) разработали технологию создания «многогранных гидрофобных поверхностей», которые не только не смачиваются водой, а буквально отталкивают ее. Экспериментальный образец, обработанный металлический фрагмент, оставался на поверхности воды даже при попытках затопить его силой.…

1 Технологии

Ученые Центра военных исследований Дальневосточного федерального университета (Россия) разработали уникальный бетон, представляющий собой смесь из цемента и связующего компонента (до 40 % всей массы), состоящего из золы рисовой шелухи, отходов дробления известняка и кварцевого песка.

3 Технологии

Краткая характеристика нового материала: он в пять раз легче и в пять раз прочнее стали. Изготовление автомобиля из такого растительного нановолокна (CNF) выбрасывает в атмосферу примерно на 2000 кг СО2 меньше, чем производство традиционных моделей.

0 Технологии

Для снижения веса машин автопроизводители массово используют композиты из легкого, но прочного углеродного волокна. Не стал исключением и итальянский Lamborghini. Разработанные ее специалистами образцы углеволокна вскоре будут доставлены на борт МКС для тестирования в условиях открытого космоса.

2 Технологии

Канадская компания Hyperstealth Biotechnology известна во всем мире, как производитель камуфляжной формы. В октябре прошлого года она подала заявку на получение патента на тонкий недорогой маскировочный материал «Quantum Stealth», не требующий источника питания, что делает его привлекательным для использования в…

1 Наука

Про лесные пожары зачастую вспоминают, когда уже полыхают тысячи гектаров леса. Предотвратить это страшное стихийное бедствие поможет экологически чистый гель, разработанный учеными Стэнфордского университета.

0 Технологии

На первый взгляд, сочетание в одном материале прочности и ударной вязкости выглядит маловероятным, однако новое вещество, полученное в результате смешивания древесных волокон и паутины, делает это вполне возможным.

0 Наука

В научной статье, опубликованной в журнале ACS Applied Materials & Interfaces, инженер-механик Кэхан Цуй из Шанхайского университета и химик Брайан Уордл из MIT сообщили о создании материала, который превзошел по «степени черноты» недавнего рекордсмена — Vantablack. Их показатели выглядят следующим образом:…

0 Космос

Команда ученых на борту МКС успешно создала первый в истории цемент в условиях невесомости. Цель эксперимента – оценить возможности производства строительного материала для возведения жилья на других планетах в ходе будущих космических миссий.

0 Технологии

Похоже, что уже в ближайшем будущем автовладельцам не придется для смены цвета своей машины обращаться в автосервис. Достаточно будет нажать специальную кнопку на панели управления и машина за несколько секунд обретет новую окраску подобно хамелеону.

3 Технологии

Ежедневно молокозаводам приходится решать задачу утилизации остатков молочной продукции, которая уже не пригодна в пищу. Стартап Mi Terro из Лос-Анджелеса предлагает производить из нее ткань для повседневной одежды. Такой материал по многим параметрам превосходит натуральный хлопок.

2 Технологии

Европейское Космическое Агентство заказало серию исследований в рамках разработки технологии изготовления стройматериалов из лунного реголита. Сегодня ясно, что просто смешать пыль и грунт с цементом мало – «лунные кирпичи» должны выполнять много нетипичных функций. Новое исследование посвящено вопросу: можно ли с их…

2 Технологии

Исследователи Университета Рочестера (Нью-Йорк) нашли простой, относительно дешевый и весьма экологичный способ получения графена с помощью бактерий Shewanella oneidensis. При смешивании с окисленным графитом они удаляют из вещества большинство кислородных групп, оставляя проводящий графен.

1 Наука

Железобетонные конструкции при всей их внешней нерушимой прочности нуждаются в регулярном техническом обслуживании. Дело, в основном, в стальных стержнях арматуры, до которых со временем добирается ржавчина. А дальше – ржавая сталь отталкивается от бетона, что приводит к его растрескиванию и постепенному разрушению…

1 Технологии

Ученые Университета долины Атемаяк (Мексика) разработали альтернативу традиционным пластмассам, отходы которых уже стали огромной проблемой для экологии планеты.

55 Технологии

Большая часть стеклянных отходов никогда не попадает во вторичную переработку, поскольку представляют собой небольшие фрагменты, которые сложно сортировать. Группа австралийских ученых Университета Дикина во главе с доктором Эр-Риядом Аль-Амери предложила простой и эффективный способ их переработки и дальнейшего…

0 Технологии

В течение многих лет ученые пытались создать материал, который по своим свойствам напоминал бы мех белого медведя, обладающий уникальными теплоизоляционными свойствами. И вот наконец успех: команда исследователей Университета науки и технологии Китая разработала материал, который не только повторяет, но и превосходит…

5 Технологии

Как остановить град пуль, используя в качестве брони лишь легкие материалы? В поисках ответа на этот вопрос исследователи Университета штата Северная Каролина разработали пуленепробиваемый материал, сочетающий в себе прочность и легкость.

5 Технологии

Команда американских исследователей подвела итоги годового тестирования системы пассивного охлаждения зданий на основе нового материла, условно названого «охлаждающая древесина». Технология ее получения запатентована и защищена коммерческой тайной, но принцип действия известен. Это материал, который отражает солнечный…

2 Наука

Изначально при создании пластмасс ученые практически не задумывались о проблеме утилизации новых материалов. На первое место ставилось разнообразие их свойств, чтобы максимально расширить область применения. Так появилась структура современного пластика – это мономер, цепочка из повторяющихся соединений, к которой…

15 Наука

Чиновники Евросоюза признали, что несколько поторопились с выделением 1 млрд. евро на запуск производства графена в промышленных масштабах. Ажиотаж вокруг него привел к открытию иных двумерных одноатомных материалов, самым перспективным среди которых сегодня называют борофен. Впервые его удалось синтезировать только в…

0 Наука

Группе ученых из Вашингтонского университета в Сент-Луисе под руководством Фучжун Чжана удалось получить сверхпрочный паучий шелк с помощью генетически измененных бактерий.

11 Наука

Исследователи из университетов Иллинойса, Пенсильвании и Кембриджа разработали уникальный материал – «металлическую древесину», которая прочна, как титан, и одновременно не тонет в воде, как дерево.

1 Технологии

Абсолютное большинство автовладельцев очень болезненно относится к появлению царапин (включая мелкие) на кузове. Новый лак на основе кукурузного сырья поможет им в решении этой проблемы.

1 Наука

В местах, где преобладает холодный климат, лед создает множество проблем для автомобильного и воздушного транспорта. В таких холодных странах используется множество способов борьбы с обледенением. Среди них специальные материалы, способные сохранять солнечное тепло, электрический подогрев взлетно-посадочных полос в…

0 Технологии

Идея создать дешевую и простую тару, которая сможет заменить вездесущий пластик из нефтепродуктов, активно курсирует в научных и инженерных кругах уже, как минимум, десяток лет. Были проекты из кукурузы, из хлопка, из конопляного волокна и водорослей, а теперь компания Cove представила свою версию. Ее емкости…

8 Технологии

Команда инженеров-механиков из Бостонского университета разработала устройство для блокировки до 94 % поступающих звуковых волн, но с сохранением воздухопроницаемости. Это напечатанная на 3D-принтере конструкция из метаматериала. Ее внутренняя структура имеет сложное устройство и направлена на отражение…

www.techcult.ru

Метаматериалы, графен, бионика. Новые материалы и технологии стремятся в бой

Ускоренные темпы технологического развития меняют природу ведения военных действий, при этом всё больше сил и средств направляется на научные исследования и разработки, целью которых является создание новых продвинутых материалов и их применение в оборонной сфере.

Возможность создания материала с отрицательным углом преломления предсказал еще в 1967 году советский физик Виктор Веселаго, но только сейчас появляются первые образцы реальных структур с такими свойствами. Благодаря отрицательному углу преломления, лучи света огибают объект, делая его невидимым. Таким образом, наблюдатель замечает лишь то, что происходит за спиной надевшего «чудесный» плащ.

Чтобы получить преимущество на поле боя, современные вооруженные силы обращаются к таким потенциально прорывным возможностям, как например, продвинутая нательная защита и броня для транспортных средств, нанотехнологии. инновационный камуфляж, новые электрические устройства, супераккумуляторы и «интеллектуальная» или реактивная защита платформ и личного состава. Военные системы становятся всё более сложными, разрабатываются и изготавливаются новые продвинутые многофункциональные материалы и материалы двойного назначения, семимильными шагами идет миниатюризация сверхпрочной и гибкой электроники.

В качестве примеров можно привести перспективные самовосстанавливающиеся материалы, продвинутые композиционные материалы, функциональную керамику, электрохромные материалы, «киберзащитные» материалы, реагирующие на электромагнитные помехи. Они, как ожидается, станут основой прорывных технологий, которые бесповоротно изменять поле боя и природу будущих военных действий.

Продвинутые материалы следующего поколения, например, метаматериалы, графен и углеродные нанотрубки, вызывают огромный интерес и привлекают солидные инвестиции, поскольку они имеют свойства и функциональности, которые не встречаются в природе, и подходят для оборонных сфер и задач, выполняемых в экстремальном или враждебном пространстве. В нанотехнологиях используются материалы нанометрового масштаба (10-9) с тем, чтобы можно было видоизменять структуры на атомном и молекулярном уровнях и создавать различные ткани, устройства или системы. Эти материалы являются очень перспективным направлением и в будущем смогут оказать серьезное влияние на боевую эффективность.

Метаматериалы

Прежде чем продолжить, дадим определение метаматериалам. Метаматериал — композиционный материал, свойства которого обусловлены не столько свойствами составляющих его элементов, сколько искусственно созданной периодической структурой. Они представляют собой искусственно сформированные и особым образом структурированные среды, обладающие электромагнитными или акустическими свойствами, сложнодостижимыми технологически, либо не встречающимися в природе.

Kymeta Corporation, дочерняя фирма патентной компании Intellectual Ventures, в 2016 году вышла на оборонный рынок с антенной из метаматериала mTenna. По словам директора компании Натана Кундца, переносная антенна в виде приемопередающей антенны весит около 18 кг и потребляет 10 Вт. Оборудование для метаматериальных антенн по размерам примерно равно книге или нетбуку, не имеет движущихся частей, и изготавливается таким же способом как ЖК-мониторы или экраны смартфонов с использованием технологии тонкопленочных транзисторов.

Метаматериалы состоят из субволновых микроструктур, то есть структур, чьи размеры меньше длины волны излучения, которым они должны управлять. Эти структуры могут быть изготовлены из немагнитных материалов, например, меди, и вытравлены на фибергласовой подложке печатной платы.

Могут быть созданы метаматериалы для взаимодействия с основными компонентами электромагнитных волн — диэлектрической проницаемостью и магнитной проницаемостью. По словам Паблоса Хольмана, изобретателя из Intellectual Ventures, антенны, созданные по технологии метаматериалов, могут со временем вытеснить вышки сотовой связи, наземные телефонные линии и коаксиальные и оптоволоконные кабели.

Традиционные антенны настраиваются на перехват управляемой энергии конкретной длины волны, которая возбуждает электроны в антенне, генерируя электрические токи. В свою очередь, эти кодированные сигналы могут быть интерпретированы как информация.

Современные антенные системы громоздки, поскольку для разных частот необходим свой тип антенны. В случае же с антеннами из метаматериалов поверхностный слой позволяет изменять направление изгиба электромагнитных волн. Метаматериалы показывают как отрицательную диэлектрическую, так и отрицательную магнитную проницаемости и, следовательно, имеют отрицательный коэффициент преломления. Этот отрицательный коэффициент преломления, не обнаруженный ни в одном природном материале, определяет изменение электромагнитных волн при пересечении границы двух разных сред. Таким образом, приемник метаматериальной антенны может настраиваться электронным образом для приема различных частот, в связи с чем у разработчиков появляется возможность достичь широкополосности и уменьшить размеры антенных элементов.

Метаматериалы внутри таких антенн компонуются в плоскую матрицу плотно упакованных отдельных ячеек (очень похоже на размещение пикселей экрана телевизора) с еще одной плоской матрицей параллельных прямоугольных волноводов, а также модулем, контролирующим излучение волны посредством программного обеспечения и позволяющим антенне определить направление излучения.

Хольман пояснил, что самый простой способ понять достоинства метаматериальных антенн — взглянуть поближе на физические апертуры антенны и надежность интернет-соединений на кораблях, самолетах, беспилотниках и других движущихся систем.

«Каждый новый спутник связи, выводимый на орбиту в наши дни, — продолжил Хольман, — имеет пропускную способность больше, чем имела группировка спутников еще несколько лет назад. У нас имеется огромный потенциал беспроводной связи в этих спутниковых сетях, но единственный способ связаться с ними — взять спутниковую тарелку, которая имеет большие размеры, большой вес и затратна в установке и обслуживании. Имея антенну на основе метаматериалов, мы сможем сделать плоскую панель, которая сможет управлять лучом и нацеливаться прямо на спутник.

«Пятьдесят процентов времени физически управляемая антенна не ориентирована на спутник и вы фактически находитесь в офлайне, — сказал Хольман. — Поэтому метаматериальная антенна может быть особенно полезной в морском контексте, ведь для направления на спутник тарелка управляется физически, поскольку судно часто меняет курс и постоянно раскачивается на волнах».



В настоящее время идет бурное развитие технологии беспилотных платформ с бионическими свойствами. Например, АПА Razor (масштабная модель на фото внизу) и АПА Velox (вверху) подражают естественным движениям животных или растений, что великолепно подходит для разведывательных и скрытных задач

Бионика

Разработка новых материалов идет также в направлении создания гибких многофункциональных систем со сложными формами. Здесь важную роль играет прикладная наука о применении в технических устройствах и системах принципов организации, свойств, функций и структур живой природы. Бионика (в западной литературе биомиметика) помогает человеку создавать оригинальные технические системы и технологические процессы на основе идей, найденных и заимствованных у природы.

Научно-исследовательский центр проблем подводной войны ВМС США испытывает минно-поисковый автономный подводный аппарат (АПА), в котором используются бионические принципы. имитирующие движения морских обитателей. Аппарат Razor длиной 3 метра могут переносить двое человек. Его электроника координирует работу четырех машущих крыльев и двух гребных винтов в кормовой части. Маховые движения имитируют движения некоторых животных, например, птиц и черепах. Это позволяет АПА зависать, выполнять точное маневрирование на небольших скоростях и развивать высокие скорости. Подобная маневренность позволяет также аппарату Razor легко менять положение в пространстве и плавать вокруг объектов для получения их трехмерного изображения.

Научно-исследовательское управление ВМС США финансирует разработку компанией Pliant Energy Systems прототипа опционально автономного подводного аппарата Velox, в котором вместо гребных винтов использована система мультистабильных, нелинейных, похожих на лист изгибаемой бумаги плавников, которые генерируют повторяющиеся волнообразные движения похожие на движения ската. Аппарат преобразует движения электроактивных, волнообразных, гибких полимерных плавников с планарной гиперболической геометрией в поступательное движение, свободно перемещаясь под водой, в волнах прибоя, в песке, над морской и наземной растительностью, по скользким камням или льду.

По мнению представителя компании Pliant Energy Systems, волнообразное движение вперед не позволяет запутаться в густой растительности, поскольку нет вращающихся частей, при этом растениям и осадочным породам наносится минимальный ущерб. Малошумный аппарат, питающийся от литий-ионного аккумулятора, может улучшать свою плавучесть, чтобы удерживать свое положение подо льдом, при этом он может управляться дистанционно. К его основным задачам относятся: коммуникационные, включая GPS, WiFi, радио- или спутниковые каналы; разведывательные и сбора информации; поисково-спасательные; и сканирование и идентификация мин.

Развитие нанотехнологий и микроструктур также весьма важно в бионических технологиях, вдохновение для которых берется из живой природы с целью имитации физических процессов или оптимизации производства новых материалов.


Прозрачная броня применяется не только для баллистической защиты людей и транспортных средств. Она также идеально подходит для защиты электроники, стекол высокоэнергетических лазеров, упрочненных систем формирования изображения, лицевых защитных масок, БЛА, а также других платформ чувствительных к массе

Научно-исследовательская лаборатория ВМС США разрабатывает прозрачную полимерную защиту, которая имеет слоистую микроструктуру подобную хитиновому панцирю ракообразных, но изготавливается из пластических материалов. Это позволяет материалу оставаться конформным в широком диапазоне температур и нагрузок, что позволяет применять его для защиты личного состава, стационарных платформ, транспортных средств и летательных аппаратов.

По мнению Яса Сангхеры, руководителя направления оптических материалов и устройств в этой лаборатории, имеющаяся на рынке защита, как правило, изготавливается из пластика трех видов и не может на все сто процентов противостоять 9-мм пуле, отстреливаемой с 1-2 метров и летящей со скоростью 335 м/с.

Прозрачная броня разработки этой лаборатории позволяет уменьшить массу на 40% при сохранении баллистической целостности и поглощает на 68% процентов больше энергии пули. Сангхера пояснил, что броня могла бы прекрасно подойти для нескольких военных применений, например, машин с противоминной защитой, плавающих бронемашин, машин снабжения и окон кабин летательных аппаратов.

По словам Сангхеры, его лаборатория намерена на основе уже имеющихся разработок создать легкую конформную прозрачную броню с многоударными характеристиками и достичь снижения массы более чем на 20%, что обеспечит защиту от винтовочных пуль калибра 7,62x39 мм.

Управление перспективных оборонных исследований DARPA также разрабатывает прозрачную броню «Шпинель» (Spinel), имеющую уникальные свойства. Этот материал отличается превосходными многоударными характеристиками, высокой твердостью и эрозионной стойкостью, повышенным сопротивлением к внешним факторам; он пропускает средневолновое инфракрасное излучение более широкого диапазона, что повышает возможности устройств ночного видения (возможность видеть объекты за стеклянными поверхностями), а кроме того весит в два раза меньше традиционного пуленепробиваемого стекла.

Эта деятельность входит в программу DARPA под названием Atoms to Product (А2Р) в рамках которой «разрабатываются технологии и процессы, необходимые для сборки нанометровых частиц (размерами близкими размерам атомов) в системы, компоненты или материалы, по меньшей мере, миллиметрового масштаба».

По словам руководителя программы А2Р в DARPA Джона Мэйна, за последние восемь лет Управление добилось уменьшения толщины базовой прозрачной брони примерно с 18 см до 6 см при сохранении ее прочностных характеристик. Она состоит из множества различных слоев, «не все из них керамические и не все из них пластик или стекло», которые приклеиваются к материалу-подложке для предотвращения трещинообразования. «Вы должны думать о ней как о защитной системе, а не как о монолитном куске материала».

Стекла из «Шпинели» были изготовлены для установки на опытные образцы грузовиков FMTV (Family of Medium Tactical Vehicles — семейство войсковых транспортных средств средней грузоподъёмности) американской армии для оценки Научно-исследовательским бронетанковым центром.

В рамках программы А2Р Управление DARPA выдало компании Voxtel, работающей совместно с Институтом наноматериалов и микроэлектроники штатат Орегон, контракт стоимостью 5,9 миллиона долларов на исследование процессов производства, масштабируемых от нано- до макроуровня. Этот бионический проект включает разработку синтетического клеящего вещества, который копирует возможности ящерицы геккон.

«На подошвах геккона имеется что-то подобное маленьким волоскам... длиной примерно 100 микрон, которые буйно ветвятся. На конце каждой небольшой ветви имеется крошечная нанопластина размером примерно 10 нанометров. При контакте со стеной или потолком эти пластины позволяют геккону приклеиваться к стене или потолку».

Мэйн сказал, что производители никогда не могли повторить эти возможности, поскольку не могли создать разветвляющиеся наноструктуры.

«Компания Voxtel разрабатывает технологии производства, которые позволяют копировать подобную биологическую структуру и поймать эти биологические качества. Она использует углеродные нанотрубки действительно по-новому, это позволяет создавать сложные 3Д-структуры и использовать их очень оригинальными способами, не обязательно как структуры, а другими, более изобретательными способами».

Voxtel хочет разработать продвинутые аддитивные методики производства, которые позволят получать «материалы, которые сами собираются в функционально законченные блоки, затем собирающиеся в сложные гетерогенные системы». Эти методики будут базироваться на имитации найденных в природе простых генетических кодов и общих химических реакций, которые позволяют молекулам самособираться с атомного уровня в крупные структуры способные сами снабжать себя энергией.

«Мы хотим разработать продвинутый клеящий материал повторного действия. Мы хотели бы получить материал со свойствами эпоксидного клея, но без его одноразовости и загрязнения поверхности, — заметил Мэйн. — Прелесть материала а-ля геккон в том, что он не оставляет следов и действует мгновенно».

К другим быстро развивающимся продвинутым материалам относятся ультратонкие материалы, например, графен и углеродные нанотрубки, имеющие такие структурные, тепловые, электрические и оптические свойства, которые в корне изменят современное боевое пространство.


Прозрачные окна из «Шпинели» были изготовлены для опытных образцов грузовых автомобилей FMTV американской армии

Графен

Хотя углеродные нанотрубки имеют хороший потенциал применения в электронных и камуфляжных системах, а также в биолого-медицинской сфере, графен «более интересен, так как предлагает, по крайней мере на бумаге, больше возможностей», — заметил Джузеппе Даквино, представитель Европейского оборонного агентства (ЕОА).

Графен — это сверхтонкий наноматериал, образованный слоем атомов углерода толщиной в один атом. Легкий и прочный графен обладает рекордно большими теплопроводностью и электропроводимостью. Оборонная промышленность внимательно изучает возможность применения графена в тех приложениях, в которых необходима его прочность, гибкость и сопротивление высоким температурам, например, в боевых задачах, выполняемых в экстремальных условиях.

Даквино сказал, что графен «по меньшей мере, в теории, является материалом будущего. Причина, почему сейчас ведется столь много интересных дебатов, заключается в том, что после стольких лет исследований в гражданском секторе стало очевидным, что он реально изменит боевые сценарии».

«Перечислю только некоторые возможности: гибкая электроника, энергосистемы, баллистическая защита, камуфляж, фильтры/мембраны, материалы с высоким теплорассеянием, биомедицинские приложения и сенсоры. Это, по сути, основные технологические направления».

В декабре 2017 года ЕОА начало годичное исследование возможных перспективных направлений применения графена в военной сфере и его влияния на европейскую оборонную промышленность. Эти работы возглавил испанский Фонд технических исследований и инноваций, с которым сотрудничают Университет Картахены и британская компания Cambridge Nanomaterial Technology Ltd. В мае 2018 года состоялся семинар исследователей и экспертов по графену, где были определена дорожная карта по его применению в оборонной сфере.

По данным ЕОА, «среди материалов, которые способны коренным образом изменить оборонные возможности в следующем десятилетии, графен находится в приоритетном списке. Легкий, гибкий, прочнее стали в 200 раз, а его электропроводность просто невероятна (лучше чем у кремния), так же как и его теплопроводность».

В ЕОА также отметили, что графен имеет замечательные свойства в области «управления сигнатурами». То есть он может быть использован для производства «радиопоглощающих покрытий, что превратит военные машины, самолеты, подводные лодки и надводные суда в почти необнаруживаемые объекты. Все это делает графен чрезвычайно привлекательным материалом не только для гражданской промышленности, но также для военных приложений, наземных, воздушных и морских».



Процесс спекания методом горячего прессования (вверху) Научно исследовательская лаборатория ВМС США использует для создания прозрачной керамики «Шпинель». Порошок сжимается в вакууме для получения прозрачности. Полученный материал (внизу) может быть подобно драгоценным камням отшлифован и отполирован

С этой целью американская армия изучает применение графена для транспортных средств и защитных предметов одежды. По мнению инженера Эмиля Сандоз-Росадо из Лаборатории военных исследований армии США (ARL), этот материал имеет превосходные механические свойства, один атомный слой графена в 10 раз жестче и более чем в 30 раз прочнее такого же слоя коммерческого баллистического волокна. «Потолок для графена очень высок. Это одна из причин, почему несколько рабочих групп в ARL проявили интерес к нему, ведь его конструктивные характеристики с точки зрения бронирования весьма перспективны.

Впрочем, есть и довольно большие сложности. Одна из них — масштабирование материала; армии необходимы защитные материалы, которые могли бы закрыть танки, автомобили и солдат. «Нам необходимо много больше. В общем и целом, речь идет о порядка миллиона и более слоев, в которых на данный момент мы нуждаемся».

Сандоз-Росадо рассказал, что графен может быть получен одним или двумя способами, либо за счет процесса отшелушивания, когда высококачественный графит разделяется на отдельные атомные слои, или выращивания одиночного атомного слоя графена на медной фольге. Этот процесс хорошо освоен лабораториями, занимающимися производством высококачественного графена. «Он не вполне совершенен, но довольно близок к этому. Однако, сегодня пора говорить уже не об одном атомном слое, нам необходим полноценный продукт». Как следствие, недавно была запущена программа по разработке непрерывных процессов производства графена в промышленных масштабах.

«Идет ли речь об углеродных нанотрубках или о графене, вы должны учитывать специфические требования, которым необходимо соответствовать», — предостерег Даквино, отметив, что официальное описание характеристик новых продвинутых материалов, стандартизация точных процессов создания новых материалов, воспроизводимость этих процессов, технологичность всей цепочки (от фундаментальных исследований до производства демонстрационных и опытных образцов) нуждаются в тщательном изучении и обосновании, когда речь идет об использовании в военных платформах таких прорывных материалов, как графен и углеродные нанотрубки.

«Это не только исследования, потому что, в конце концов, вам необходимо быть уверенным, что определенный материал получил официальное описание и после этого вам надо быть уверенным, что он сможет производиться по определенному процессу. Это не так то просто, поскольку процесс изготовления может меняться, качество произведенного продукта может различаться в зависимости от процесса, поэтому процесс должен быть повторен несколько раз».

По словам Сандоз-Росадо, ARL работала с производителями графена на предмет оценки класса качества выпускаемого продукта и возможность его масштабирования. Хотя пока не ясно, имеют ли непрерывные процессы, находящиеся в начале своего становления, бизнес-модель, соответствующие мощности и могут ли они дать необходимое качество.

Даквино отметил, что прогресс в компьютерном моделировании и квантовых вычислениях мог бы ускорить исследования и разработку, а также развитие методов производства продвинутых материалов в ближайшем будущем. «С автоматизированным проектированием и моделированием материалов можно смоделировать многие вещи: можно будет смоделировать характеристики материалов и даже процессы производства. Вы даже можете создать виртуальную реальность, где по сути можно рассматривать различные этапы создания материала».

Даквино также сказал, что продвинутое компьютерное моделирование и методы виртуальной реальности обеспечивают преимущество за счет создания «интегрированной системы, в которой вы можете моделировать конкретный материал и видеть, может ли этот материал быть применен в определенных условиях». Радикально изменить здесь положение дел могли бы квантовые вычисления.

«В будущем я вижу еще больше интереса к новым способам производства, новым путям создания новых материалов и новым процессам производства за счет компьютерного моделирования, поскольку огромные вычислительные мощности потенциально можно получить только при задействовании квантовых компьютеров».

По словам Даквино, одни применения графена технологически более отработаны, а другие менее. Например, керамические композиционные материалы с матричным основанием могут быть улучшены за счет интеграции графеновых пластинок, которые усиливают материал и повышают его механическое сопротивление, одновременно снижая его массу. «Если мы говорим, например, о композитах, — продолжил Даквино, — или в самых общих чертах о материалах, усиленных за счет добавления графена, то мы получим реальные материалы и реальные процессы их массового производства если не завтра, но может быть в ближайшие пять лет».

«Вот почему графен так интерес для систем баллистической защиты. Не потому, что графен может быть использован в качестве брони. Но если вы в броне используете графен в качестве усиливающего материала, то она может стать прочнее даже кевлара».

Приоритетные направления, например, автономные системы и сенсоры, а также военные сферы с высоким риском, например, подводная, космическая и кибернетическая, больше всего зависят от новых продвинутых материалов и сопряжения нано- и микротехнологий с биотехнологиями, «стелс»-материалами, реакционноспособными материалами и системами генерации и аккумулирования энергии.

Метаматериалы и нанотехнологии, например, графен и углеродные нанотрубки, сегодня переживают бурное развитие. В этих новых технологиях военные ищут новые возможности, изучают пути их применения и потенциальные барьеры, поскольку вынуждены балансировать между потребностями современного поля боя и долгосрочными исследовательскими целями.


Будущее идет к нам. Аппарат Velox компании Pliant Energy Systems

По материалам сайтов:
www.nationaldefensemagazine.org
www.metamaterial.com
metamaterialscenter.com
science.howstuffworks.com
www.kymetacorp.com
www.pliantenergy.com
www.darpa.mil
voxtel-inc.com
www.eda.europa.eu
www.facebook.com
habr.com
www.wikipedia.org
ru.wikipedia.org
pinterest.com
eandt.theiet.org

topwar.ru

Новые технологии и строительные материалы

Производство строительно-отделочных материалов не стоит на месте. В условиях конкуренции разные производители постоянно разрабатывают новые решения и патентуют инновационные разработки, которые направлены на улучшение внешнего вида и свойств материалов, а также создание уникальных продуктов. Доверять или нет новейшим технологиям в строительстве и отделке каждый решает для себя. Но не следует забывать о том, что они позволяют упростить проведение ремонта и по-новому украсить интерьер.

Самовосстанавливающийся бетон

Специалистам из Голландии удалось решить одну из главных проблем при строительстве зданий — обеспечение долговечности конструкций. Они разработали новую технологию изготовления цемента, который способен самопроизвольно восстанавливаться благодаря присутствию молочнокислого кальция и определенных бактерий. Живые бактерии питаются молочнокислым кальцием и перерабатывают его в известняк, который будет заполнять возникающие микротрещины и таким образом устранять все микроскопические разрушения.

Эта новая технология «живого» бетона в производстве стройматериалов позволит значительно сэкономить в будущем на времени и ремонтных материалах, поскольку он изначально содержит все необходимые «компоненты».

Стеклянная черепица

Компания SolTech Energy из Швеции разработала уникальный строительный материал для кровли зданий – черепицу из стекла. Она оснащена встроенными фотоэлементами, которые накапливают энергию солнечных лучей и позволяют использовать ее для различных потребностей (подогрева воды, отопления, работы электросетей).

Такая черепица изготавливается из каленого ударопрочного стекла, поэтому не уступает по прочности традиционным керамическим аналогам. Форма и размер отдельных стеклянных элементов соответствует параметрам керамической черепицы, поэтому их можно использовать для частичного покрытия крыши. При этом максимальная эффективность от ее использования достигается на крышах, обращенных к южной стороне.

«Умный» бетон

Чтобы снизить риск наводнений в городах, английская компания Tarmac разработала бетон Topmix Permeable. Его главная отличительная характеристика – высокая способность пропускать воду. Если традиционные виды бетона впитывают до 300 мм/ч, то его новая версия – 36000 мм/ч (около 3300 л/мин.). Новая технология производства строительного материала подразумевает использование вместо песка кусочков гранитного щебня, через которые вода будет просачиваться, а затем поглощаться почвой. Это особенно актуально в крупных городах, где с каждым годом остается все меньше открытой почвы для поглощения воды. Кроме снижения риска затопления использование проницаемого бетона позволит поддерживать сухость и безопасность улиц.

К недостаткам Topmix относится относительно высокая цена по сравнению с обычным бетоном и возможность использования только в местах с не слишком холодным климатом, поскольку низкие температуры будут вызывать расширение бетона и, соответственно, разрушение покрытия.

Льняные изоляционные плиты

Экологичность – одно из главных направлений развития новейших технологий и материалов в сфере строительства поэтому плиты из спрессованного льна, пропитанные природными слоями бора, вписываются в этот тренд как нельзя лучше. Они отличаются влаго- и огнеустойчивостью, не поддерживают развитие грибков и плесени и не накапливают конденсат, поэтому подходят для эксплуатации в условиях повышенной влажности (в банях, конструкциях подкровельного и мансардного утепления).

Льняные плиты могут обеспечивать качественную теплоизоляцию до 75 лет (для сравнения: срок службы утеплителей из стекловаты – 15-25 лет, а из минеральной ваты – до 50 лет).

Биоразлагаемый пластик

Американская компания Ecovative Design, специализирующаяся на разработке различной продукции из грибов, презентовала уникальный биоразлагаемый пластик Mushroom Materials. Он включает отходы сельхозкультур (кукурузные стебли, шелуху семян) и мицелий грибов, который за счет природных связующих свойств используется как природный клей.

Впервые компания использовала «грибной» стройматериал для строительства первого в мире дома из грибов: компактное жилье размерами 3,6х2 м легко можно разместить в перевозном трейлере. Специалисты компании уверены, что новый материал может использоваться не только в строительстве, но и в других отраслях, где используются пластмассы.

Смарт-стекло

Еще одна новая технология, которая используется в строительстве для производства окон, стеклянных дверей и перегородок – смарт стекло (умное стекло). Его главное преимущество в способности изменять оптические характеристики (поглощение тепла, матовость, светопропускную способность) под воздействием условий окружающей среды.

К этой категории также относятся самоочищающиеся, самоообогреваемые и автоматически открывающиеся окна. Благодаря их использованию можно уменьшить теплопотери, сократить затраты на кондиционирование помещений, и даже заменить привычные шторы и жалюзи. Но у смарт-стекол есть и недостатки в виде высокой цены и необходимости подключения к электросети для некоторых изделий.

Гибкий камень

Одна из новых отделочных технологий, которая относится к разновидности обоев и имитирует структуру и цвет разных видов камня (песчаника, сланца, клинкерного кирпича и др.). Он производится на основе песчаника и экологически чистого полимера, за счет которого новый материал является гибким, прочным, легким и удобным в применении. Эти свойства позволяют использовать его для отделки не только ровных поверхностей, но и для объектов сложных форм (каминов, колонн и др.).

Гибкий камень имеет толщину 1,5-3 мм и накладывается полосами на стены, предварительно покрытые клеевым составом, после чего затираются все стыки. Он стоек к истиранию и выгоранию, поэтому подходит для отделки любых помещений и частей дома (ванных комнат, кухонь, саун, бассейнов, каминов).

Цветущие (тепловые) обои

Главная особенность этого отделочного материала в способности менять цвета или проявлять дополнительные детали узоров в случае изменения температуры помещения или прилегающих к обоям предметов. Эффект достигается благодаря новой технологии изготовления отделочных материалов с использованием термокраски, которой наносятся рисунки на полотно.

К примеру, при низкой температуре на обоях можно увидеть только зеленые стебли с небольшими бутонами, но при повышении температуры до 23° бутоны увеличиваются, а при 35°С на них появляются пышные яркие цветы. Эта удивительная новинка привнесет изюминку в любой интерьер и долго не будет надоедать хозяевам дома. К недостаткам этого вида отделки относится высокая цена, а также определенные требования к помещению: тепловые обои следует клеить там, где можно создать условия с перепадами температур (вблизи источников тепла, в помещениях, доступных солнечному свету или с регулируемой температурой).

 «Живая плитка»

Это относительная новинка в отделочных материалах, которая моментально меняет рисунок поверхности при прикосновениях или шагах человека. Технология производства «живой» плитки подразумевает использование поликаробонатной капсулы в форме круга, прямоугольника или квадрата, которая заполняется специальным цветным гелем. При давлении на поверхность последний движется и растекается, а если давление исчезает – узор частично восстанавливается до первоначального. Такая плитка хорошо моется и поглощает звуки и вибрацию, поэтому передвижение по ней не создает практически никакого шума. Она может использоваться в отделке любых горизонтальных поверхностей, начиная от полов в разных помещениях и заканчивая столешницами. К недостаткам «живой» плитки относится восприимчивость к низким температурам и царапинам, которые могут оставлять острые предметы.

Представленные в этой подборке новые строительные и отделочные материалы являются новинками на данный момент времени, но в ближайшем будущем они могут получить широкую популярность и занять место привычных нам, но уже устаревших и менее функциональных стройматериалов. Со временем на смену перечисленным новинкам будут приходить другие и так будет до тех пор, пока человек стремится к удивительным открытиям и нестандартным решениям для усовершенствования своей жизни.

 

qwizz.ru

Инновационные стройматериалы последнего десятилетия: краткий обзор

В последнее время на строительном рынке все активнее появляются новые необычные материалы и современные технологии. Наша статья посвящена инновациям в области строительных и отделочных материалов, существенно повлиявшим на процесс и тенденции возведения и обустройства зданий и сооружения.

«Теплые» полистирольные блоки. Зачастую чтобы придать зданию теплоизоляционные свойства приходится комбинировать бетон с дополнительными материалами. Такие многослойные конструкции имеют ограниченный слой службы, а их герметичность довольно сомнительна. Стеновые блоки из полистирола изготавливаются путем добавления в цементную смесь вспененных частиц полистирола. Продаются такие блоки с уже готовой фасадной отделкой, у них более высокие теплозащитные свойства, чем у газобетонных и пенобетонных аналогов. Стена в итоге имеет малый вес и не нуждается в дополнительном утеплении, да и процент водопоглощения минимальный.

Пеностекло и пеноцеолит. Теплоизоляционные материалы, которые отличаются высокой экологичностью, низким водопоглощением, морозостойкие, биологически стойкие, подходят для использования даже в суровых климатических условиях. Их срок службы порядка 100 лет, основой являются туганские пески и гранулированный пеноцеолит или пеностекло.

Натуральные обои. Изделия ручной работы с неповторимым дизайном появились не так давно, но уже получили признание мировых дизайнеров. В их основе лежат растительные волокна: стебли бамбука, джут, марант, папирус, тростник, даже листья деревьев. Как правило, их используют для фактурной отделки одной стены, а для остальных поверхностей подбирают штукатурку или обои в тон.

Новые декоративные покрытия. Прежде всего, стоит отметить флоковую штукатурку, по виду она напоминает мелкую мозаику. Готовые частички флока окрашиваются на заводе, сначала на стену наносится клеевое покрытие, затем – флоки при помощи краскопульта, покрываются защитным слоем. У флоковой штукатурки высокая износостойкость и привлекательный внешний вид. Не менее интересны мультиколорные краски с капсулами: могут быть как 2-3 цветов, так и многоцветными. Лессирующие составы или лазури придают поверхности особый эффект и рельеф, растушевываются на гладкой поверхности, плавно переходят из одного оттенка в другой. Из мозаик стоит отметить вариацию из кокосового ореха. Покрытие получается практически бесшовным, а переходы – насыщенными и необычными. При помощи лазера скорлупа кокоса разрезается на квадраты, потом шлифуется, полируется и при помощи природной смолы собирается в плиты.

Мягкая плитка. Все новое – хорошо забытое старое, мягкая плитка чем-то напоминает пеноплен. При этом плитка состоит из картона, слоя поролона и мягкого декора, приклеивается специальным клеевым составом на любые поверхности, легко демонтируется.

Стекломагниевые листы. Достойный заменитель гипсокартона, панели состоят из древесной стружки, стекловолокна, хлорида магния. Размеры панелей различны, материал не горюч, может предотвращать возгорание, водонепроницаем, прочный и гибкий. Радиус изгиба панелей может составлять 3 метра, они обеспечивают отличную звукоизоляцию и при этом экологичны.

Фиброцементные плиты. Состоят из целлюлозы, фиброцемента и минеральных добавок. Стеновые панели практически не пачкаются, не требуют особой подготовки поверхности, ударопрочные, устойчивы к сжатиям и изгибам, морозу, обеспечивают звукоизоляцию и утепление, монтируются на оцинкованный или алюминиевый профиль.

Декоративные панели. Прежде всего, стоит отметить стеклоплитки из акрилового стекла – они легкие, красивые, отличаются голографическим эффектом, легко монтируются. Новинкой являются и рельефные «волнистые» панели: каркас выполняется из твердой древесины, а к нему монтируется тонкая фанерная панель. И, наконец, трехмерные панели из МДФ, пластика или фанеры, они могут образовывать различные текстуры и формы, изготавливаются частично вручную.

Кожаные полы. Согласитесь, это нечто новенькое. Напольные покрытия, покрытые натуральной кожей, смотрятся шикарно. Их кладут на пробковую подложку поверх ударопрочной плиты, кожу дополнительно обрабатывают лаком, чтобы избежать повреждений и царапин. Смотрится такое дизайнерское решение очень стильно!

Электропроводящие и акустические потолки. Электропроводящие потолки изготавливают путем монтажа токопроводящих пластин: достаточно вставить лампочку в специальный разъем – и она зажжется, такие панели легкие и не несут угрозы для человека. Акустические потолки выглядят безупречно и при этом прекрасно поглощают звуки извне – незаменимое решение для конференц-залов, кинозалов, филармоний и прочих заведений.

Льняные теплоизоляционные плиты. Экологичность – один из основных трендов последних лет, спрессованный лен, пропитанный природными солями бора, отличается устойчивостью к огню и влаге, не накапливает конденсат. Срок службы – порядка 60 лет. В качестве связующего вещества применяется крахмал.

Жидкая теплоизоляция. Уже не первый год она представлена на рынке, но об ее характеристиках знают не многие. Технология нанесения почти ничем не отличается от окрашивания, зато теплоизоляционные свойства такого покрытия выше всяких похвал. После высыхания жидкая теплоизоляция дает ровный и эластичный слой, который поддерживает эффект термоса. В состав материала входят калиброванные силиконовые и керамические микросферы, содержащие разряженный воздух, а также минеральные добавки и акриловые связующие. После того, как материал полимеризуется, появляется своего рода «вакуум». ЛКМ подходит для всех типов поверхностей, он снижает нагрузку на фундамент и служит не менее 15 лет.

Микроцемент. Материал с добавлением цемента, полимеров и красителей. Фактура цемента очень мелкая, поэтому структура получается однородной, также в состав входит кварц, придающий особую прочность. В магазинах можно найти материал в различных оттенках, у этого материала 100% адгезия к любым поверхностям, он водостойкий, легкий в эксплуатации, долговечный, а покрытие получается очень красивым.

Солнечные сэндвич-панели. Сэндвич-панели с фотоэлементами регулируют теплообмен, генерируют электричество и при этом смотрятся весьма привлекательно. Недавно появились сэндвич-панели в виде единого строительного блока, состоящего из стеклоармированного полимера, плотной строительной пены и гибкого листа из фотополимеров. Такие панели существенно сокращают сроки строительства, являются модульными и долговечными.

Мы рассмотрели только основные новинки в сфере строительных и отделочных материалов, за прошедшее десятилетие появилось куда больше интересных вариантов. Надеемся, что данная информация будет вам полезна.

Читайте также:

best-stroy.ru

ТОП-10 новинок строительных и отделочных материалов 2017, фото и описание

Технологии строительства непрерывно совершенствуются. Новые открытия отличаются по сфере использования, но разработчики преследуют общую цель: сделать процесс строительства легче, а жизнь в постройках нового образца – более комфортной и современной. Давайте рассмотрим самые интересные ноу-хау 2017 года.

Солевые блоки

Автором идеи стал архитектор из Нидерландов Эрик Джоберс. Выглядит строительный материал необычно, но очень эффектно. Соль из воды извлекается с использованием солнечной энергии. Для скрепления частиц используется натуральный крахмал, полученный из водорослей. По сути, безотходное производство. Такие блоки могут применяться даже в странах с засушливым климатом. Смесь подходит и для проектирования гибких арочных конструкций. Для защиты от внешних факторов блоки покрываются составом на основе эпоксидной смолы. Остается ждать, получит ли новинка широкое распространение.

Плиты Изоплат

Изобретены в Эстонии специалистами компании Skano Fibreboard. Это натуральный теплоизоляционный материал, выполненный из волокон деревьев хвойных пород. Их предварительно вымачивают в кипятке, прессуют и разрезают на листы разной толщины. Для придания влагостойкости плиты обрабатывают парафином. Изоплат имеет высокую паропроницаемость и звукоизоляцию, защищает от ветра, сохраняет тепло. Благодаря волокнистой структуре плиты пожаробезопасны, устойчивы к воздействию вредителей и простейших (плесени, грибков). Элементы соединяются между собой по типу «шип-паз», подходят для утепления кровли, напольного покрытия и каркаса. Ширина варьируется от 60 до 120 см, толщина – от 12 до 50 мм.

Лего-блоки EverBlock

Внешне они и правда похожи на элементы популярного детского конструктора. Возможно, им и вдохновился инженер из США Арнон Росан. Блоки выполнены из пенобетона и соединяются по типу «шип-паз» без использования клеящих составов. Обрабатывать нужно только вертикальные швы. Водопроницаемость материала составляет менее 3%. Для возведения двухэтажных и более зданий лего-блок армируется через технологические отверстия. Самый распространенный размер блока 25х25х50 см.

Светоблокирующий стеклянный фасад

Фасады из прозрачного стекла легко пропускают солнечные лучи, увеличивая температуру в помещениях. Разработка ученых из института Франкфурта позволяет регулировать светопроницаемость стекол. Теоретически фасад состоит из множества круглых сегментов. Каждый из них содержит тканевый диск с проводами из сплава титана и никеля – они обладают памятью формы и реагируют на температуру окружающей среды. Если в помещении температура падает, материал сворачивается, возвращая стеклу прозрачность, при повышении температуре он затемняет стекла.

 «Живая плитка»

Жидкая плитка, которая реагирует на шаги или прикосновения, меняя рисунок. Поверхность выполнена из закаленного стекла. Ею можно отделать не только напольные покрытия, но и стены, столешницы. Она хорошо поглощает звуки, подавляет вибрацию. Ступать по такой плитке можно почти бесшумно. Из недостатков – неустойчивость к высоким нагрузкам, боязнь острых предметов (могут остаться сколы). Но выглядит такая плитка замечательно.

Токопроводящий бетон Shotcrete

Детище команды ученых из университета Небраски-Линкольна. Токопроводящий бетон, который поглощает и отражает электромагнитные волны разного происхождения. На замену стандартному наполнителю бетона пришел магнетит – минерал природного происхождения, имеющий отличные ферромагнитные свойства. Также присутствуют металлические и углеродные компоненты. Изначально материал проектировался для взлетно-посадочных волос, но может быть использован и в жилых помещениях. Может быть нанесен путем напыления.

Тепловые обои

Их фишка в том, что при изменении температуры воздуха в помещении меняется и рисунок на полотне. Изобретение дизайнера из Китая реагирует на смену теплового режима. Под воздействием тепла на стене появляются бутоны, а затем распускаются цветы. На поверхность изобретатель наносит специальные термочернила. Обои реагируют и на солнечные лучи, и на прикосновение, однако боятся влаги, их нельзя мыть.

Гибкое дерево WoodSkin

Удивительно гибкий материал, которому можно придавать любые абстрактные формы. Состоит из сэндвич-плиток. Применяется полимерная сетка, композитный нейлоновый состав и фанера. Новинка выпускается в рулонах и листах. Форму придают при помощи специальных трехмерных станков, соединяя между собой небольшие элементы. Толщина листа может варьироваться от 4 до 30 миллиметров.

Утеплитель с овечьей шерстью

Новинка, которая с ноября 2017 года доступна и в России. Экологически чистое волокно хорошо изолирует шумы, не горит, подходит для утепления любых помещений. Компания Oregon Shepherd пока производит два типа утеплителя – Batt и Loft. Также утеплитель хорош тем, что поглощает вредные вещества, выделяемые мебелью, синтетическими отделочными материалами и прочими элементами интерьера.

Штукатурка, которая регулирует влажность

Конденсат – проблема, знакомая многим. Разработчики из швейцарской фирмы STO AG представили инновационный материал. Штукатурка эффективно поглощает лишние водяные пары из воздуха (на 1 кв.м. около 90 г). Толщина наносимого слоя – до 2 сантиметров. Нет конденсата, нет плесени и грибков, зато есть ровное экологичное покрытие.

Естественно, разработчики не собираются останавливаться на достигнутом и впереди нас ждут новые интересные открытия. Возможно, они изменят жизнь к лучшему!

Смотрите также:

best-stroy.ru

15 обалденных новых технологий, которые меняют наш мир

Эти изобретения достойны не просто нашего внимания, но и успеха на мировой арене. Ведь эти технологии могут круто изменить наш образ жизни. Хорошая новость – их не придется ждать долгие годы, потому что они уже здесь и готовы к использованию!

15. Светящиеся растения

На протяжении долгого времени ученые искали более дешевые и эффективные методы искусственного освещения. Наконец, они добились успеха. Им удалось создать несколько видов растений, которые излучают свет в темноте. Такие растения можно использовать в городской среде, чтобы сократить расходы на электричество. Не говоря уже о том, что каменным джунглям немного растений не помешает.

14. Вертикальные фермы

Чтобы убедиться, что человечество всегда будет обеспечено здоровой и свежей пищей, ученые и фермеры объединились и создали инновационный метод ведения сельского хозяйства. От традиционного он отличается тем, что растения выращиваются в закрытом помещении, при этом уклон делается на экономию пространства. Благодаря этому методу люди в городах смогут выращивать еду сами или покупать свежие продукты в магазинах в любое время года.

13. Интернет с воздушного шара

Около четырех миллиардов людей в мире все еще не обладают доступом в интернет. Крупные интернет-компании регулярно придумывают новые способы, как сделать интернет доступным во всех уголках Земли. Так появилась идея запустить в атмосферу воздушные шары, которые будут «доставлять» интернет в труднодоступные районы. Такой проект поможет жителям развивающихся стран лучше ознакомиться с окружающим миром и найти более высокооплачиваемые рабочие места.

12. Биотехнология

Биотехнология – это отрасль науки, которая ищет возможности объединения технологий и живых организмов для использования в полезных целях. Полезные продукты варьируются от пищи, включая сыр, йогурт и кефир, до лекарств и биологических сенсоров. Биотехнология продолжает совершенствоваться и предлагать новые решения. На данный момент в биотехнологии популярна идея зерновых культур, устойчивых к засухам и содержащих больше витаминов.

11. Виртуальная реальность

В виду популярности видеоигр, игровые компании постоянно разрабатывают все более изощренные способы подарить игроку незабываемый опыт. Их главная цель – заставить нас почувствовать, что мы живем в игре, а не сидим дома перед монитором. Чтобы добиться этого эффекта, различные компании выпускают самые разные продукты для погружения в виртуальную реальность. Один из самых интересных вариантов – маска, которая во время игры позволяет даже почувствовать ароматы дикой местности.

10. Мясо из пробирки

Многие люди прекращают есть мясо, потому что не хотят навредить животным. Им на радость ученые придумали метод, который позволяет создавать мясо в лаборатории. Мало того, что это урезает ресурсы и энергию, которые тратятся на выращивание животного, это мясо более полезное и на вкус ничем не отличается от настоящего. Не говоря уже о том, сколько на планете освободится места, когда исчезнут животноводческие фермы.

9. Экзоскелеты

Конечно, нам еще далеко до костюма Железного Человека, но первые шаги уже сделаны – экзоскелеты больше не предмет фантазии, а самая настоящая реальность. Они возвращают людям с травмами позвоночника возможность ходить и наслаждаться жизнью в полной мере. Со временем эти примитивные экзоскелеты станут только лучше – проще в использовании, удобнее и дешевле.

8. Устройства, управляемые силой мысли

Если вы постоянно забываете, куда положили смартфон – эта новость придется вам по душе. Ученые разработали метод, который позволяет управлять приборами силой мысли. Эта технология впервые была испробована на людях, которые утратили подвижность. Она оказалась настолько успешной, что уже в 2004 люди играли в пинг-понг силой мысли. Такая технология определенно упростит нам жизнь, не говоря уже о том, какие возможности она открывает для видеоигр будущего.

7. Сверхскоростной транспорт

Мир не устает расширяться, и все чаще мы испытываем необходимость оказаться в двух местах одновременно. Поэтому человечество постоянно ищет способы более быстрого передвижения. Один из лучших примеров новых технологий в этой области – гиперпетля Илона Маска. Она обещает быть настолько быстрой, что шестичасовой путь от Лос-Анджелеса до Сан-Франциско будет преодолеваться за тридцать минут. И это не единственный подобный проект, находящийся в разработке.

6. Изменение генома

Из-за того, что рождается все больше людей с генами, которые усложняют им жизнь и повышают риск смертности, генетики создали технологии, которые позволяют «вырезать» вредные гены, добавлять новые и «включать и выключать» уже имеющиеся. И это не просто способ сделать ллюдей здоровыми – эта технология может помочь людям, которые, например, всегда мечтали быть спортсменами, но лишены необходимых генов. Конечно, такая процедура не гарантирует результат на 100%, и людям все еще придется много работать, чтобы овладеть желаемыми навыками.

5. Современное опреснение

Хотя люди уже давно научились добывать питьевую воду при помощи опреснения, старые методы слишком трудоемкие и недостаточно эффективные. Теперь у человечества сложилось более глубокое понимание физики и химии, и ученые создали более эффективные способы опреснения воды. Теперь это можно делать не только быстрее и дешевле, но и с дополнительными преимуществами. Среди них – бесплатные полезные ископаемые. Да, в воде их полно, и опресненная вода может стать дешевым источником полезных ископаемых, необходимых для производства. Плюс, миллиарды тонн опресненной воды могут напоить всю планету.

4. Настоящий трикодер

Если вы фанат научной фантастики, то наверняка знакомы с этим устройством из «Стартрека». Именно его персонажи сериала использовали для измерения медицинских показателей. Реальная версия этого прибора умеет измерять кровяное давление, насыщение крови кислородом, пульс, температуру, дыхание, а также диагностировать 12 заболеваний, включая ветрянку и ВИЧ.

3. Дроны в сельском хозяйстве

Все больше и больше фермеров просят помощи у современных технологий. Одним из таких помощников стали дроны. Хотя внешне они напоминают тех, которые используются в армии и кинопроизводстве, функционал у них сильно отличается. Их главная задача – делать инфракрасные снимки, которые позволяют фермерам определить, где семена прорастают успешно, а где начинаются проблемы. Некоторые компании создают сельскохозяйственных дронов, которые смогут уничтожать вредных насекомых, плесень и прочие неприятные для урожая вещи.

2. Супер материалы

С более глубоким пониманием химии мы научились создавать новые, потрясающие материалы. В их число входит графен – материал, который состоит лишь из одного слоя атомов углерода. Благодаря такой толщине, он легко растягивается, обладает высокой теплопроводностью и при этом он в 200 раз крепче стали. Графен может использоваться в создании… да чего угодно. Графен сделает бронетехнику, одежду, компьютеры и многие другие вещи намного лучше и куда более долговечными.

1. 4D принтеры

Вы наверняка слышали о 3D принтерах. Но вряд ли вы знаете о существовании 4D принтеров. Оба выполняют одну задачу – печатают материалы или специальные предметы – но 4D создает объекты, которые способны изменяться под внешним воздействием. Дело в том, что условия жизни постоянно меняются, и то, что нам было нужно вчера, может уже не понадобиться через год. Чтобы избежать создания вещей, которые прослужат лишь короткий срок, исследователи создали принтеры и материалы, которые удивительным образом адаптируются ко всем типам перемен в окружающей среде, повреждениям и другим потенциальным опасностям.

klikabol.com

Новые стройматериалы и технологии: перспективы будущего

Главная страница » Новые стройматериалы и технологии: перспективы будущего

Прогнозы появления новых строительных материалов обычно строятся на факторах потенциального роста промышленности, экономической эффективности, инноваций (удивительных новых открытий). Прогнозированием занимаются ежегодно, анализируя появление новинок на условной строительной площадке. Так вот, прогноз на инновации и новые стройматериалы 2018 обещает удивить технологиями, которые сочетают в себе полный спектр отмеченных критериев.

СОДЕРЖИМОЕ ПУБЛИКАЦИИ :

Новые стройматериалы для индустрии

Тенденции рынка новых стройматериалов и технологий: цемент, древесина, а также возобновляемые источники энергии. Всё это окажет существенное влияние на сферы проектирования и строительства для года наступающего (2018) и в ближайшей перспективе. Посмотрим, что есть уже сейчас в багажнике строительных инноваций.

Программируемый цемент

Будучи веществом, потребляющим значительное количество воды, бетон продолжает оставаться ведущим направлением для исследований и разработок новых строительных материалов.

Несмотря на повсеместное и традиционное применение, бетон по-прежнему выглядит своего рода загадочным стройматериалом. Поэтому здесь ожидаются открытия, подобные недавним, сделанным в 2017 году, когда были обнаружены интересные факты.

Исследования стройматериалов дают новую информацию о связывающем, что используется в строительстве. Частицами цемента можно манипулировать — формировать различные формы, например, куб

Выяснилось, что цемент, как часть содержимого структуры бетона, с течением времени карбонизирует углекислый газ. Это свойство материала в конечном итоге способствует переопределению экологически чистой площади бетона.

Подобные результаты исследований лишний раз подчеркивают необходимость более чёткого понимания формирования структуры новых строительных материалов на молекулярном уровне.

Ещё одним недавним примером отметилась многопрофильная лаборатория стройматериалов университета Райса. Тамошние ученые обнаружили ранее неизвестные свойства частиц цемента, подвергшегося гидратации (CSH: кальций-силикат-гидратный цемент).

Альтернативные связующие звенья для повышения устойчивости используются в составе цементов нового вида, предназначенных для специалистов строй-индустрии

Согласно утверждениям исследователей, полученные сведения планируется использовать для «программирования» частиц материала строго контролируемым способом. По сути, речь идёт о новом стройматериале — программируемом цементе.

Значимый прогресс этой работы отмечен первым шагом в управлении кинетикой цемента для получения желаемых строительных форм. По сути, учёные университета Райса открыли технологию контроля морфологии и размера основных строительных блоков CSH.

Такие блоки самостоятельно могли бы организовываться в микроструктуры с большей плотностью упаковки по сравнению с обычными аморфными микроструктурами CSH.

Эта повышенная плотность должна привести к увеличению прочности материала и долговечности, улучшению химической стойкости и защите арматурной стали внутри бетона.

Кросс-клеенная древесина 

Помимо бетона, не менее популярным строительным материалом выступает древесина. В настоящее время строительная отрасль делает ставку на массивную древесину, основанную на разработке новых методов.

Массивная древесина применяется для строительства высотных зданий, с использованием быстро возобновляемых, окаймлённых карбоном стройматериалов, которые превосходят бетон и сталь в экологическом отношении.

Так называемая кросс-ламинированная древесина быстро набирает популярность на строительных площадках. Массивные панели на основе модифицированного стройматериала из лиственных пород

В рамках растущей области производства пиломатериалов, основанных на хвойной древесной структуре, появился неожиданный конкурент: пиломатериалы CLT (Cross Laminated Timber – Перекрёстно Ламинированная Древесина), сделанные на основе дерева лиственных пород.

Лондонская международная студия архитекторов и дизайнеров (dRMM Architects) в сотрудничестве с глобальной инженерной фирмой ARUP и американским Советом по экспорту лиственных пород, разработали CLT-панель на основе быстрорастущего североамериканского дерева «Харпуллия висячая» (Tulipwood).

Так выглядит на срезе tulipwood. Изделия, получаемые из этой породы дерева отличаются очень оригинальным внешним видом. Теперь tulipwood — новый стройматериал текущего века

Свойства Tulipwood перекрывают свойств дерева хвойных пород. Древесина «Харпуллии» (Tulipwood) прочнее и даже сильнее бетона по нагрузочным способностям. К тому же этот новый вид стройматериала обладает превосходными декоративными качествами.

Новый строительный материал на основе «Харпуллии» (Tulipwood) уже производится для строительного рынка (в Германии).

Именуется как «Leno CLT». Готовится «Leno CLT» из быстро возобновляемого сырья, а технология изготовления поддерживает производство панелей значительных размеров (например, 14х4,5 м).

Новые технологии строительства

Между тем возобновляемые источники энергии продолжают развиваться стремительно и удивляют разнообразными неожиданными технологиями. Одна из таких технологий — интегрированный сбор солнечной энергии в рамках транспортной инфраструктуры.

Дороги сборщики солнечной энергии

Так, американская компания «Solar Roadways» разрабатывает взаимосвязанные шестиугольные выкладки асфальта, конструкция которых состоит из фотогальванической подложки, защищенной высокопрочным текстурированным стеклом.

Автомобильные дороги, совмещающие функции транспортной инфраструктуры и энергетических источников — это уже не фантастика. Новые стройматериалы позволяют строить такие трассы

Структура асфальтного покрытия подобного рода содержит светодиодную подсветку для автономного освещения дорожного полотна и нагревательные элементы, способствующие быстрому снеготаянию.

Похожий пример: энергетическая накопительная система дорожного полотна «Wattway», придуманного французской строительной фирмой «Colas».

Здесь под автомобиль используется лишь 10% покрытия, тогда как остальная часть генерирует электрический ток. Между тем энергетики, полученной с 20 м2 открытой поверхности полотна «Wattway», с лихвой хватает для питания типичного частного дома.

Wattway — запатентованная французская инновация. Результат 5-летних исследований, проведенных фирмой Colas, мировым лидером в области транспортной инфраструктуры

Используется гибкий композитный материал толщиной всего в несколько миллиметров. Проект «Wattway» наглядно демонстрирует высокоструктурированную энергетическую дорожную поверхность.

Пока что проекту недостаёт более продвинутых возможностей технологии энергетических дорог. Тем не менее, «Wattway» можно попросту разложить на поверхности обычного тротуара. Конструкция позволяет учитывать внутреннюю тепловую дилатацию.

Электроэнергетический текстиль

Продолжая тему энергетики, нельзя не отметить ещё одну интересную область — интеграция возобновляемых источников энергии в тканях. Текстиль, способный накапливать электроэнергию, давно является целью дизайнеров и производителей современной одежды.

 

Однако ограниченные материальные характеристики существующей электроники — жесткие компоненты, провода и хрупкие соединения – всё это затрудняет интеграцию в текстиль, по умолчанию имеющий гибкую мягкую структуру.

Такой выглядит ткань, способная заряжаться энергией от лёгкого прикосновения и сохранять накопленный ток внутри собственной структуры

Но ученые технологического института Джорджии, кажется, смогли найти выход из трудного положения. Там объявили о создании ткани, которая собирает энергию солнечных лучей и кинетических источников в результате потенциального трения, имеющего место в случае контакта с другими волокнами.

Инженерами текстильщиками уже сейчас сделана машина, создающая принципиально новую ткань века. Сырьём для производства энергетической ткани являются солнечные микро-панели на основе полимерных и трибоэлектрических волокон. Эта база позволяет генерировать энергию в результате фрикционного контакта с другими материалами.

Энергетическая ткань получается:

  • гибкая,
  • лёгкая,
  • дышащая,
  • удачно адаптируемая.

По сути, структура энерготекстиля состоит из недорогих доступных и главное – экологически чистых компонентов. Найдено редкое сочетание полезных качеств, которые способны кардинальным образом преобразовать привычные предметы одежды.

Строительно-интегрированные биореакторы

Современные городские здания пока что редко используются для выращивания биомассы. Поэтому строительно-интегрированный биореактор остаётся для строительного рынка слабо растущей экспериментальной тенденцией.

Пример агро-городской экосистемы — постройка, собравшая в своём проекте весь потенциал, необходимый для решения задач недостатка энергии и продовольствия

Между тем микроводоросли — широко распространенные фотосинтезирующие организмы, составляющие основу водной пищевой цепи, рассматриваются как ресурс с неограниченным потенциалом для решения проблемы нехватки продовольствия и энергии.

Заинтересовавшаяся этим направлением, датская архитектурная фирма «Een Til Een», разработала первый в мире биологический дом с использованием новых биосодержащих стройматериалов и цифровых технологий.

Построенный в ноябре 2017 года, первый биологический дом нашёл пристанище в эко-парке Biotope, что в Миддельфарте (Дания). Проект наглядно показывает: имея под руками нетрадиционные строительные материалы:

  • стебли томатов,
  • соевые бобы,
  • водоросли,
  • лен и солому,

совсем несложно построить дом из альтернативных стройматериалов.

Зачастую фермерская практика указывает на массовое уничтожение отмеченных продуктов. Эти побочные продукты фермерских хозяйств, как правило, сжигаются с целью получения тепловой энергии.

Однако их сжигание вызывает загрязнение атмосферы и приводит к необратимому экологическому воздействию на здоровье человека и на экосистему.

Проект биологически чистого жилого дома, выстроенного исключительно из остаточного сырья фермерских хозяйств. Источником энергии применяются солнечные панели

А проблема решается просто. Биологическое жилище площадью 170 м2, оснащенное солнечным генератором энергии – хороший пример.

Солнечные панели генерируют энергию, избыток которой сохраняется аккумуляторами новой конструкции – более совершенной по сравнению с теми, что используются сейчас.

По данным компании, внешний каркас Биологической хижины (Biological House), построен на основе стального винтового свайного фундамента.

Каркас покрыт модифицированной древесиной «Кебони» (Kebony), изготовленной норвежцами.  «Кебони» — пропитанная особым способом древесина лиственных пород, долговечная и прочная.

Ещё про новые стройматериалы настоящего и будущего


По материалам: Architectmagazine

zetsila.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о