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.
1
НаукаЖелезобетонные 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
ТехнологииУченые Университета долины Атемаяк (Мексика) разработали альтернативу традиционным пластмассам, отходы которых уже стали огромной проблемой для экологии планеты.
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
ТехнологииВ 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
ТехнологииКак 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.
4
ТехнологииКоманда 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
НаукаИзначально 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…
11
НаукаЧиновники 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
НаукаГруппе ученых из Вашингтонского университета в Сент-Луисе под руководством Фучжун Чжана удалось получить сверхпрочный паучий шелк с помощью генетически измененных бактерий.
11
НаукаИсследователи из университетов Иллинойса, Пенсильвании и Кембриджа разработали уникальный материал – «металлическую древесину», которая прочна, как титан, и одновременно не тонет в воде, как дерево.
1
ТехнологииАбсолютное 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
НаукаВ 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
ТехнологииИдея 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
ТехнологииКоманда 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…
9
ТехнологииТрадиционно «участниками» процесса сварки становятся близкие по свойствам материалы. К примеру, приварить пластик к стали до сих пор представляется проблематичным. Основная сложность сварки разных материалов заключается в разных температурах их плавления.
1
ТехнологииОдна из самых быстрых акул в мире, мако, способна развивать под водой скорость в 74 км/ч. Этой возможностью она обязана очень коротким зубчикам на своей чешуе. Недавно инженер в области космических технологий Эми Ленг из Университета Алабамы, США, сделала открытие, которое связывает скорость мако и строение ее кожи.
8
ТехнологииОдни специалисты трудятся над вопросом снижения выбросов в атмосферу, другие учатся извлекать уже попавший туда углерод, а третьи решают задачу: что с ним потом можно сделать? Интернациональная команда исследователей разработала метод превращения газообразного углерода в твердый при комнатных условиях. В его основе…
0
ТехнологииОбщеизвестно, что металлам свойственны прочность и жесткость, но их способность к растяжению весьма ограничена. Напротив, изделия из резины очень эластичны, но по прочности сильно уступают металлам. Команда ученых Университета штата Северная Каролина создала гибридное волокно, объединяющее в себе эти, казалось бы,…
2
ТехнологииИсследователи Университета Янчжоу и Китайской академии наук разработали новый высокоэффективный и безопасный способ очистки воды от бактерий.
0
ТехнологииМеждународную группу ученых, возглавляемую профессором MIT Чжао Цинем, заинтересовала гибкая полупрозрачная мембрана в хвосте лобстеров. Она имеет уникальную структуру, которая может найти применение в технологиях современной брони.
14
Технологии По своим характеристикам алюминиевый сплав АА7075, разработанный в 40-х годах прошлого века, обладает прочностью стали — но лишь третью ее веса. К сожалению, широкое его использование все это время было невозможно, потому что он не поддавался сварке. Но теперь это, наконец, изменится. 
3
НаукаЕжегодно в мире производятся миллионы тонн пластиковых изделий, которые затем превращаются в отходы. Так, по состоянию на 2015 год до 12,7 млн. метрических тонн пласмассового мусора ежегодно попадает в мировой океан. А что если превратить эти гигантские скопления пластика в топливо?
5
ТехнологииОбычно при соединении металлических и пластиковых объектов используется клей или заклепки. Однако у этих методов есть свои недостатки: склеиваемые поверхности необходимо какое-то время оставлять в покое, чтобы клей «схватился», что тормозит производственный процесс, а заклепки могут повредить поверхность пластика. К…
0
ТехнологииНаучить человечество сортировать мусор, отправлять его на переработку или хотя бы меньше мусорить – задача чрезвычайно сложная. Но что, если просто поменять сам исходный материал, из-за которого столько проблем? Заменить полимеры из углеводородов на их аналоги из биологически активных веществ, которые при схожих…
13
НаукаШведский физик Каспер Мотт-Поульсен называет свое изобретение «солнечным термотопливом». Это жидкость, которая запасает энергию подобно батарейке, но вместо электричества использует прямой солнечный свет. А при высвобождении происходит химическая реакция с выделением тепла, причем процесс можно регулировать, «сжигая»…
0
ТехнологииЧем больше способов избавиться от пластикового мусора придумает человечество — тем лучше, и неважно, насколько экзотическими выглядят отдельные разработки. В Национальном университете Сингапура старые ПЭТ-емкости научились путем сложных химико-физических процессов превращать в невесомый и многофункциональный…
0
ТехнологииВ 2014-ом году в Институте исследования древесины Фраунгофера (Германия) был создан новый материал под условным наименованием «древесная пена». Практическая польза от него сводилась к возможности переработать древесные отходы новым способом вместо простой утилизации. И получить удобный материал для изоляции при…
1
НаукаКондиционирование, то есть охлаждение воздуха, требует больше затрат энергии, чем его нагрев. Плюс для этого необходимы специальные технические устройства, а наш земной шар сегодня уже ощущает на себе гнет глобального потепления. Немудрено, что ученые всего мира ищут простые решения, как охладить нашу среду обитания,…
2
ТехнологииКомпания Allite (США) разработала уникальные сверхпрочные магниевые сплавы, которые легче и жестче алюминия и дешевле углеродного волокна.
0
ТехнологииГруппа ученых Массачусетского технологического института (MIT) и Университета Джорджа Мейсона работает над созданием гидрокостюма для ВМС США, рассчитанного на использование в холодных арктических водах. Проект финансируется Управлением военно-морских исследований (ONR).
0
НаукаВ Массачусетском Технологическом Институте разработали экспериментальную технологию для пассивного предотвращения обледенения поверхностей. Бороться с намерзающей водой (например, на крыльях самолетов или вертолетных винтах) планируют при помощи энергии света, как солнечного, так и искусственного. В системе нет…
0
НаукаПредставьте вкладыш для круглого отверстия, который при освещении становится квадратным, а при нагреве – подойдет для треугольной выемки. Довольно бестолковая штука, в отличие от самой технологии метаматериалов с функцией переключения между запрограммированными устойчивыми формами. Ее разработали в Университете…
www.techcult.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
Технологии строительства дома: новинки материалов, ноу хау
Строительство – одна из ведущих отраслей промышленности, постоянно развивающаяся поиском новых материалов и технологий. Новые технологии строительства частного дома направлены на удешевление готовой продукции, ускорение сроков сдачи домов в эксплуатацию. Снижение себестоимости продукции, высокая заводская готовность строительных конструкций – основные направления усовершенствования.
Новые материалы в строительстве частных домов
Материалы, используемые в строительстве, должны отвечать высоким стандартам качества. Обновляются не только технологии производства, но и техническое оснащение современных предприятий. Экологическая чистота процесса – немаловажная составляющая.
Основные качества, требуемые от строительных материалов – прочность, долговечность, энергоэффективность. Прогрессируют технологии переработки дерева, такие как производство СИП-панелей, опалубки Велокс. Внедрение нового утеплителя, пенополистирола, в сочетании с твёрдостью бетона дало новые элементы – 3D панели и несъёмную опалубку.
Новые технологии и их особенности
Технологии направлены на снижение трудоёмкости и сроков возведения строений. Каркасное строительство снижает потребность в сложной строительной технике и механизмах, ведёт к снижению стоимости квадратного метра как частной, так и многоэтажной застройки.
Индивидуальные частные дома из 3D панелей становятся доступными покупателям с небольшим бюджетом, технологией ТИСЭ повышается тенденция к самостоятельному строительству. Стальные тонкостенные панели ЛСТК позволяют строить тёплые, удобные дома на резьбовых соединениях.
ТИСЭ
ТИСЭ – сокращённо Технология Индивидуального Строительства и Экология. Система разработана для самостоятельного строительства частных домов. Технология включает в себя:
- устройство универсального свайного фундамента;
- производство бетонных стеновых блоков с помощью переставной съёмной опалубки.
Помимо технологии, разработаны инновационные инструменты, бур ТИСЭ и опалубка ТИСЭ. Бур оснащён лопастями, позволяющими получить подземное расширение для усиления площади опоры сваи.
Стальная опалубка формирует один пустотный блок. Имеет три типоразмера 19 – 38 см в зависимости от проектной толщины стен. Для устройства отверстия под электропроводку или трубы инженерных сетей вставляется вкладыш необходимого диаметра.
Формирование блока происходит на стене, в ряду кладки. Опалубка переставляется для заливки следующего бетонного блока. Ряды армируют, пустоты блока заполняют утеплителем, пеноизолом или керамзитом.
Технология существенно снижает стоимость материалов, все работы выполняются самостоятельно. Бетонная смесь для формирования блоков заводится малым объёмом, что позволяет вести работы в собственном темпе, по вечерам или выходным. Работы не требуют специальных навыков.
Каркасное строительство
Технология каркасного строительства основана на совместной работе двух составляющих – каркаса, воспринимающего нагрузки и заполнения каркаса, обладающими максимально энергосберегающими качествами.
Каркас здания образуют:
- фундамент;
- вертикальные колонны;
- горизонтальные балки, или ригели;
- перекрытия.
Для заполнения используются кирпич, лёгкие ячеистые бетоны, сэндвич-панели.
Каркасная конструкционная схема отличается повышенной прочностью, устойчивостью здания, одинаково подходит для индивидуальной и многоэтажной массовой застройки. Каркасные здания возводят на слабых грунтах, в районах вечной мерзлоты, областях с повышенной сейсмической активностью.
Для многоэтажных зданий основным материалом каркаса является железобетон. В индивидуальном строительстве больше распространены каркасы из дерева или металла.
3D панели
3D панель – лёгкая, тёплая пространственная конструкция. Представляет собой лист пенополистирола, расположенный между двумя металлическими сетками, армированный стержнями-раскосами. Раскосы приварены к сеткам. Сетчатый каркас панелей соединяют между собой, армируют, наносят с двух сторон бетонный раствор, торкрет.
Торкретирование – метод нанесения давлением сжатого воздуха на поверхность железобетонных конструкций строительного раствора с целью заполнения микропор, микротрещин. Торкретирование производят несколько раз, достигая толщины слоя 50-60 мм.
Результатом является прочная трёхслойная стеновая конструкция, состоящая из бетонной оболочки, армирующих слоёв и утеплителя –пенополистирола. Инженерные сети прокладываются между сеткой и листом вспененного полистирола.
Несъёмная опалубка
Несъёмная опалубка применяется в каркасном монолитном строительстве. Принцип технологии основан на том, что установленная форма для заливки бетонной смеси после отвердения не удаляется. Опалубка становится единым целым с многослойной конструкцией стены. В устройстве используются такие материалы, как вспененный полистирол, деревобетонные и стекломагнезитовые листы, арболит.
Основные требования к несъёмной опалубке:
- способность выдержать вес бетона, сохраняя конструкционную форму;
- придание бетону дополнительных качеств: теплоизоляции, паропроницаемости, звукоизоляции.
Несъёмная опалубка соединяется между собой замками. Строительство происходит в хорошем темпе, крупногабаритная техника не используется.
Строительство из СИП-панелей
СИП-панели разработаны и опробованы в Канаде в середине прошлого века.Суровый климат и низкие температуры зимой сформировали основной принцип технологии – максимально эффективное энергосбережение.
Панели, состоящие из двух слоёв ОСП с вклеенным посередине утеплителем, пенополистиролом, создают термос, не продуваются.
Листы ОСП не впитывают влагу. СИП-панели поставляются на объект в полной заводской готовности, готовыми к сборке замками шип-паз. Плиты заранее приведены к проектным размерам, оконные, дверные проёмы прорезаны.
Инструкция по сборке сопровождает проект. Дома по технологии быстро возводятся, работы ведутся в любое время года. Итоговый вес строения небольшой, фундамент не усиливается, усадка дома не происходит.
Принципы технологии строительства из СИП-панелей:
- быстрая окупаемость за счёт экономии на отоплении;
- непрерывный цикл возведения;
- сниженная трудоёмкость работ;
- небольшие затраты на устройство фундамента;
- возможное самостоятельное строительство.
СИП – сокращение от «структурно-изоляционной панели».
Велокс (Velox)
Велокс – австрийская технология монолитного строительства в несъёмной опалубке из щепоцементных плит. Опалубка производится из отходов деревообработки, на 95 % состоит из еловой щепы. Минерализованная древесная щепа прессуется с цементом, обогащённым сульфатом аммония и жидким стеклом.
Получившиеся плиты тёплые, экологически чистые, с хорошими звукоизоляционными качествами.Сохранённые свойства древесины обеспечивают воздушный обмен, поверхности крепко связываются со штукатуркой.
Панели легко обрабатываются, пилятся, крепятся гвоздями. Конструкционные элементы из Велокса не гниют, не теряют свойств при намокании.
В процессе работ опалубка заполняется бетоном. Итоговый результат – трёхслойная прочная, тёплая стена.
Универсальность размеров, простота обработки позволяет строить индивидуальные дома любой формы и сложности. Благодаря термоизоляционным свойствам опалубки бетонирование ведут даже при минусовой температуре.
Технология ЛСТК
Лёгкие стальные тонкостенные конструкции состоят из нескольких слоёв:
- внешней отделки;
- двух слоёв гипсоволокна;
- утеплителя;
- пароизоляционной плёнки;
- внутренней отделки.
Форму панелей образуют направляющие, стоечные профили и перемычки, выполненные из тонкостенного оцинкованного металла. Часть профилей перфорирована во избежание возникновения мостиков холода. Такой вид профилей называется термопрофилем. Облицовкой служит металлический профилированный лист, покрытый лакокрасочным слоем. Все соединения резьбовые, мокрые работы отсутствуют.
Технология ценится за небольшие затраты, быструю сборку из деталей, полностью спроектированных на заводе, возможность вести работы в зимнее время, энергосберегающие качества. Строительство ЛСТК не нуждается в применении строительной техники. При необходимости дом можно без труда разобрать, перевезти на новое место.
Использование панелей из термограна
Термогран – новая российская разработка. Технология получения материала развилась из производства пеностекла. Силикатное стекло при температуре 1000 градусов под действием газообразователя размягчается, пенится, а при застывании набирает необходимую прочность.
Термогран по составу и способу получения близок к пеностеклу. Пеностеклокерамические гранулы получают из природного сырья, перерабатывая минералы осадочных, вулканических пород. Производство экологически чистое, без токсичных отходов, экономит воду. Благодаря богатым залежам сырья, термогран имеет низкую себестоимость.
Панели из термограна однослойные, толщина стены 250 мм. Удельный вес 1 м3 конструкции всего 160 кг. Заполняя каркас, получают ровную гладкую поверхность, стойкую к влаге, огню, химическим воздействиям. Термогран сохраняет характеристики в температурном диапазоне от -200 до +700 градусов.
Стены не нуждаются в оштукатуривании, сразу отделываются обоями или окрашиваются. Отопление по технологии располагают в полах.
Главной задачей ноу хау частного строительства является производство доступного высококачественного жилья, идущего в ногу со временем.
Понравилась статья? Поделитесь с друзьями!
domavlad.ru
Новые технологии в проведении отделочных работ: материалы, проекты
Привлекательность любого жилья зависит от внутренней отделки помещения. Именно последние штрихи в обустройстве квартиры или дома делают их комфортными и уютными. Чаще всего потребители отдают предпочтение привычным материалам, которые проверены временем и гарантируют надежность и долговечность. Однако строительная мысль не стоит на месте, и постоянно появляются новые, более эффективные и менее затратные технологии в отделочных работах.
Современные отделочные материалы
В современном интерьере уже нет места простым ламелям, «вагонке» и клинкерному камню. Конечно, в целом материалы для внутренней отделки остались теми же: обои, плитка, разнообразные панели из гипса, лаки и краски. Однако производители улучшили их качество: теперь привычные материалы обладают новыми, ценными в эксплуатации свойствами и необычными формами, позволяющими создавать инновационный дизайн интерьера. Популярность набирают материалы для ремонта, появившиеся совсем недавно.
Защитные покрытия
Новейшие виды защитных покрытий хорошо зарекомендовали себя в разных видах отделочных работ – всё больше мастеров отдает предпочтение современным материалам благодаря их надежности и безопасности.
В категорию защитных покрытий входят разнообразные красящие составы, венецианская штукатурка, особые виды обоев.
Мы выбрали четыре современных защитных покрытия для стен, которые позволят использовать нестандартные решения в отделке квартиры:
- Маркерные краски;
- Грифельные краски;
- Антибактериальные краски
- Магнитные краски.
Маркерные краски
Благодаря свойствам некоторых веществ, добавленных в маркерные краски, после полного высыхания поверхности, примерно через неделю после окончания работ, на стенах можно смело рисовать маркерами, как на маркерной школьной доске. Такие краски – отличное решение для стен детских комнат.
Грифельные краски
Ещё один вариант для интерьера детских – грифельные краски. При использовании этого материала удастся избежать неприятных хлопот с отмыванием разрисованных стен. Поверхность, покрытую грифельной краской, дети могут смело разрисовывать мелками, не боясь последствий, ведь рисунки и надписи можно стереть, как с обычной грифельной доски.
Антибактериальные краски
Антибактериальная краска очищает и дезинфицирует воздух, уничтожает вредных микробов. Применяется в детских комнатах и лечебных учреждениях. Действие краски основывается на принципе фотокатализа, который запускается при воздействии света. Также это покрытие помогает избежать аллергических реакций.
Магнитная краска
Магнитная краска содержит в себе небольшие частички металла, что позволяет крепить к ней разные вещи с магнитиками – теперь сувениры из путешествий можно повесить не только на холодильник!
Инновационные обои
Обои пользуются стабильной популярностью на протяжении многих десятилетий, и сегодня продолжают появляться новые, более удобные в использовании варианты этого покрытия — например, термообои.
По некоторым характеристикам они напоминают обычные виниловые или бумажные обои, однако под воздействием любого источника тепла они меняют цвет, на поверхности появляется рисунок. Секрет – в применении специальной краски, которая проявляет свои свойства при нагревании.
Ещё одно нововведение в области ремонта – бесшовные обои. Они напоминают декоративные ленты, которые клеятся на стены горизонтально.
В изготовлении обоев применяют новые материалы, которые приходят на замену стандартным – бумаге, текстилю и винилу – например, пробку. Для изготовления пробковых обоев используют спрессованную крошку пробкового дерева. Главное преимущество такого материала – экологичность, а существенным недостатком является его высокая стоимость. Для наклеивания на стены таких обоев не применяют никаких клеящих добавок. Термически обработанный материал выделяет натуральный сок, который надежно скрепляет массу.
В качестве защитного покрытия для стен используются и жидкие обои. За странным словосочетанием скрывается материал, представляющий собой декоративную штукатурку, которая наносится на стену шпателем и затем выравнивается ровным слоем по поверхности стены. Такое покрытие скрывает неровности и маленькие трещины стен, но при этом позволяет стенам дышать, что препятствует появлению плесени. К недостаткам использования можно отнести высокую стоимость и растворимость в воде: следует избегать попадания воды на покрытие и дополнительно закрепить «жидкие обои» специальным лаком.
Гибкий камень
Покрытие имитирует собой натуральный камень и является прочным и износоустойчивым материалом. Стены, облицованные гибким камнем, выглядят так, как будто покрыты натуральным гранитом или мрамором.
Венецианская штукатурка
Необычное защитное покрытие стен, представляющее собой жидкий материал, который высыхает ровным слоем и внешне напоминает природный мрамор.
Энергосберегающие технологии для ремонта
Одна из целей новшеств в отделке помещений – внедрение энергосберегающих технологий для ремонта, позволяющих экономить тепло в доме.
Самым распространенным способом уменьшить расход тепловой энергии является утепление стен и потолков здания. В связи с этим появились новые технологии ремонта потолков.
Натяжные потолки
Натяжной потолок – это туго натянутая на смонтированный каркас поливинилхлоридная пленка. Дополнительно её оборудуют осветительными приборами различной формы и конфигурации.
Натяжной потолок состоит их нескольких элементов:
- ПВХ-полотно;
- Осветительные приборы;
- Каркас;
- Декоративные багеты и заглушки.
Натяжные потолки имеют разный вид в зависимости от выбранного материала: одни напоминают зеркальную отполированную поверхность, другие – оштукатуренную плоскость.
Применяют следующие виды натяжных конструкций:
- С лаковой фактурой: пользуется наибольшей популярностью из-за блестящей поверхности, хорошо отражающей свет и элементы интерьера комнаты;
- С матовой фактурой: полная противоположность предыдущему виду – поверхность полностью поглощает свет; используется преимущественно в государственных учреждениях;
- Сатиновая фактура: сочетает в себе лаковое покрытие и зернистую поверхность, в комнате получается мягкий рассеянный свет и красивые переливы;
- Перфорированная фактура: при выключении света имитирует звездное ночное небо.
Производители постоянно предлагают новые виды фактур и множество оттенков натяжных потолков.
Витражная отделка потолков
Витражные потолки имеют ряд преимуществ перед привычными материалами:
- Красивый и необычный внешний вид;
- Простота установки: монтаж конструкции легко провести своими руками – витражи устанавливают методом сборки.
- Практичность в эксплуатации: потолок слагается из отдельных частей, которые легко заменяются в случае повреждений; их легко мыть и протирать от пыли;
- Экологическая безопасность: витраж сделан из металла и стекла – никакого пластика!
К неоспоримым преимуществам такого потолочного покрытия относится устойчивость к влаге – из-за этого популярно его использование в ванных комнатах.
Современное напольное покрытие
При выборе отделочных материалов для покрытия пола следует учитывать назначение комнат квартиры или дома. Например, деревянное напольное покрытие особенно аутентично смотрится на кухне, но там оно требует специального ухода. Нужно обратить внимание и на то, что некоторые синтетические материалы могут вызывать аллергию у проживающих в доме людей.
Значимы и такие показатели, как внешний вид материала, его влагостойкость, а также основание, на которое будет установлен материал.
Необычные виды плитки
Уже долгое время плитка – лидер среди напольных покрытий для ванных комнат и кухонь; однако это достаточно «консервативный» материал, который тяжело усовершенствовать. Только сравнительно недавно появились такие вариации привычного покрытия, как объемная, жидкая и галечная плитка.
Объемная плитка имеет причудливые формы: с одного края она вогнутая, а с другого – выпуклая. Такая плитка особенно эффектно выглядит на стене, придавая помещению стильный и статусный вид. Нужно отметить, что монтаж материала сложен, а потому является недешевой услугой.
Жидкая плитка позволяет создать уникальный дизайн комнаты: от механических воздействий она меняет цвет и изображение. Жидкую плитку укладывают преимущественно на пол – там ее свойства могут раскрыться в полной мере.
Для отделки стен ванной комнаты используют галечную плитку. Она состоит из множества камней, приклеенных к основе плитки.
Напольный массив
Качественные напольные покрытия производятся из массива дерева. Этот материал заменяет собой паркет. Производство упрощает то, что такие технологические процессы, как шлифовка и покрытие лаком производятся в заводских условиях. Укладывают массивную доску так же, как и паркет – путем приклеивания на основание.
Художественный паркет
Современные технологии коснулись и производства паркета. Так, художественный паркет представляет собой дорогостоящее напольное покрытие, выполненное из различных пород древесины. Для создания рисунка применяется щитовой паркет или комбинируются декоративные элементы с планками штучного паркета.
Мармолеум
Инновационный материал для напольного покрытия – усовершенствованный линолеум. Это экологичное покрытие, произведенное из натурального сырья.
Мармолеум не коробится и не выцветает, имеет хорошие теплоизоляционные свойства, не токсичен, выдерживает большие нагрузки без потери эксплуатационных качеств.
По причине дешевизны этот материал скоро сможет заменить всем привычный ламинат.
Появившиеся инновационные материалы для отделки гармонично вписываются в любой интерьер. Плюсы таких материалов очевидны: безопасность для здоровья проживающих в доме, экологичность, высокая износостойкость, оригинальный внешний вид. Инновационные материалы имеют высокую стоимость, но эти затраты себя оправдывают.
viafuture.ru
Новейшие строительные материалы — Справочник
В наш век стремительного роста и совершенствования технологий очень не легко угнаться за различными новинками, появляющимися в различных сферах, будь то пищевая промышленность, ядерные технологии или биоинженерия. Прогресс не обошел стороной и строительные технологии, и каждый день на свет появляются все новые и новые материалы, все более удобные и совершенные методы строительства. В данном материале будут освещены некоторые из последних ноу хау в области строительства и отделки помещений, представлены фотографии новинок и даны их основные характеристики и преимущества перед предшественниками.
Клинкер
Для начала представим для ознакомления с новинками такой материал, как клинкер. Клинкер это кирпич, но кирпич с рядом преимуществ, которых не хватает обычному кирпичу. Его основным преимуществом перед другими облицовочными материалами является цена. По сравнению, скажем, с облицовочным декоративным камнем, клинкер значительно дешевле и позволяет сэкономить существенную сумму денег, затраченных на отделку фасада. Следующим преимуществом клинкера является многообразие форм и цветов. Клинкерный кирпич не содержит химических примесей в своем составе, и состоит только из воды и глины с добавлением красителей. Это еще одно достоинство такого облицовочного материала, он натурален и экологически чист. Ну и последнее, что хотелось бы отметить о клинкерном кирпиче — это его морозостойкость и устойчивость к различным природным явлениям, которые оказывают разрушительное влияние на обычный кирпич.
Теплостен
Другое новшество в области кирпичей — это блок под названием «теплостен». Изобретен он был в 1999 году. Теплостен представлен в виде блока, который состоит из трех слоев. Первый слой — это несущий блок, который держит на себе основную нагрузку, второй — слой утеплителя, как правило полистирола, реже минваты, ну и последний — декоративный фасадный слой. По теплопроводности такой блок в 6 раз превосходит обычный кирпич. Теплостен монтируется при помощи плиточного клея, который наносится тонким слоем, что позволяет исключить появление высолов на поверхности стены. Данный материал имеет большое множество конфигураций и вариантов оформления. Возможно, также, изготовление блоков на заказ. По теплопроводности этим блокам нет равных, они могут удерживать как тепло зимой, так и прохладу в летнее время. Теплостен можно по достоинству назвать материалом будущего, благодаря его экономичности, скорости и простоте монтажа и самым разнообразным вариантам оформления фасада.
Пеноплэкс
Следующая новинка, о которой хотелось бы сказать — это пеноплэкс. Пеноплэкс появился на российском строительном рынке совсем недавно. Это утеплитель нового поколения. Он представляет собой плиты из экструдированного пенополистирола с очень низким коэффициентом теплопроводности, устойчивые к различным нагрузкам, влагостойкие, морозостойкие, с высоким уровнем шумоизоляции и не горючие. Пеноплэкс имеет очень широкую область применения в утеплении и шумоизоляции. Как утеплитель его можно использовать практически везде, от бассейнов до дорожного покрытия. Плиты имеют пазы для более надежного и удобного крепления между собой. Крепить их допустимо как механическим способом, так и с помощью специальных клеевых составов.
Линокром
Далее по списку
кровельный материал линокром. Линокром является, пожалуй, самым совершенным
рулонным кровельным покрытием на сегодняшний день. Он представляет собой слой
полиэстра или стеклохолста, на который нанесено особое связующее битумное
покрытие. 
Обладает высокими эксплуатационными качествами, устойчив к перепадам
температур, воздействию воды и долговечен. Линокром может выпускаться с
посыпкой специальной крошкой, либо без нее. Применяется этот материал не только
на плоских крышах, но и на скатных, а также в качестве гидроизоляции
фундаментов и цоколей.
Жидкая резина
В продолжении
кровельной темы нельзя не отметить еще один новый материал для гидроизоляции
кровли — жидкую резину. При использовании жидкой резины полностью исключается
риск протечки воды через крышу, т.к. покрытие наносится способом напыления
непрерывным равномерным слоем. Отличительной чертой при использовании жидкой
резины является возможность ее применения на крышах с любой конфигурацией, а
также из любых материалов — бетона или дерева. 
Применение жидкой резины не
требует удаления старого покрытия. Единственное требование — это тщательная подготовка
поверхности для дальнейшего нанесения слоя жидкой резины. Необходимо очистить
поверхность от жировых и пылевых загрязнений, а также поверхность должна быть
абсолютно сухой, если это упустить, то велик риск того, что не будет достигнуто
достаточное сцепление резины с поверхностью крыши. В результате чего все
усилия, приложенные вами, окажутся пустой тратой ваших сил и времени. Кроме
того, нельзя допустить попадания влаги на нанесенный резиновый слой в течение
двух суток, именно столько будет сохнуть такое покрытие.
Жидкое дерево
В продолжении «жидкой» темы следует упомянуть о еще одном продукте, появившемся на современном строительном рынке совсем недавно — жидком дереве. Жидкое дерево — очень практичный и надежный стройматериал. Он изготавливается в виде доски из полимерных смол, смешанных с натуральными древесными волокнами. Преимущества таких досок очевидны. В первую очередь цена. Цена на этот материал ниже цены на натуральную древесину, не смотря на трудоемкий и сложный процесс производства. Жидкое дерево является настоящей находкой для дизайнеров и проектировщиков, желающих воплотить в своих задумках надежность пластика и красоту натуральной древесины. Надежность этого материала позволяет использовать его в таких местах, в которых натуральное дерево прослужит очень не долго, например у водоемов, таких, как бассейны или пруды, поскольку жидкое дерево не подвержено гниению, в нем не заводятся насекомые и оно устойчиво к капризам природы. Доска из жидкого дерева способна выдержать довольно большой вес, при этом не деформироваться и не сломаться, она не треснет при монтаже, поэтому монтаж производится легко и быстро даже при отсутствии навыков работы с этим материалом.
Пробковый пол
Другой, не менее интересной деревянной новинкой является пробковый пол. Изготавливается он из коры пробкового дерева, произрастающего в основном в таких странах, как Тунис, Испания и Португалия. Пол из пробки имеет потрясающую упругость, которая достигается за счет воздушных пор, занимающих половину объема самой пробки. Такой пол устойчив к механическим нагрузкам, например к каблукам или ножкам столов и стульев, и восстанавливает свою прежнюю форму после того, как нагрузка будет убрана. Но не стоит увлекаться с нагрузками, будет лучше, если ножки мебели будут опираться на специальные подставки, т.к. излишний вес приведет к сминанию пробки, после чего она уже не вернется в прежнее состояние. Кроме устойчивости к деформациям пробковый пол обладает потрясающими звукоизоляционными свойствами, поэтому он актуален, если этажом ниже живут шумные соседи. Благодаря своей мелкозернистой структуре пробковый пол всегда уникален и индивидуален. Цветовые варианты таких полов могут быть самыми различными, но в цвете их делают по большей части на заказ. Монтируются полы из пробкового дерева на специальный клей. После монтажа можно по желанию покрыть пол лаком, правда из-за большого количества пор понадобится как минимум пять слоев лака, пока он перестанет впитываться и начнет образовывать ровный гладкий слой. Не рекомендуется делать пробковые полы во влажных помещениях, поскольку они боятся влаги. Это один из минусов пробкового пола. Другим минусом является достаточно высокая цена, поэтому не каждый может себе позволить такой мягкий, теплый и экологически чистый пол.
Резиновая черепица
Ну и последней новинкой на строительном рынке, которая будет представлена в этом обзоре, станет продукт, который еще практически не возможно нигде достать — это резиновая черепица из отживших свое автомобильных покрышек. Изобретен этот продукт в европейской компании Euroshield. Придумать такой оригинальный способ переработки старых шин изобретателей этой черепицы заставил тот факт, что все свалки и мусорки завалены никому не нужными покрышками. Резиновая черепица обладает удивительной прочностью, способна выдержать как град, так и жару, не подвержена влиянию перепадов температур и имеет оригинальный внешний вид.
Черепица из переработанных покрышек отличается прочностью, превосходящей все известные кровельные материалы, благодаря своей способности растягиваться и сжиматься. Монтируется резиновая черепица, как и обычная гибкая черепица, на клей, либо с помощью шурупов и гвоздей. Гарантийный срок службы для этой новинки установлен на отметке в 50 лет, но в реальности она прослужит гораздо дольше. Даже после окончания срока эксплуатации продукт может быть вновь переработан для производства новой черепицы, так что по сути это вечная кровля.
Все представленные в этом материале новинки являются новинками только сейчас, но уже в скором времени они плотно войдут в наш быт, заняв место устаревших и менее совершенных материалов, которые использовались в строительстве до них и окончательно вытеснят привычные нам стройматериалы. А на смену этим новинкам придут другие, и так будет продолжаться до тех пор, пока живет на Земле человек. Его пытливый ум постоянно стремится к открытиям и желанию усовершенствовать свою жизнь, находя самые удивительные решения самых не стандартных проблем.
Еще статьи о первичный стройматериалах:
— Виды кровельных материалов
— Цемент
— Термостойкая краска
— Алкидная эмаль, ее особенность и применение
— Молотковая краска
— Самодельный клей в домашних условиях
— Монтажная пена
— Все о кирпичах
— Материалы для постройки дома
— Природный камень
— Сравнительный анализ материалов для трубопроводов
— Виды грунтовок
загрузка…
www.megastroika.biz
6 новых технологий в строительстве способных изменить мир
Главная / Строительство и ремонт / Дачное строительство / 6 новых технологий в строительстве способных изменить мир
- 1. Новый стройматериал — энергоэффективный 3D-напечатанный кирпич с охлаждением
- 2. Новые технологии в строительстве — здания, поглощающие смог
- 3. Новые технологии в строительстве — альтернативная энергия водорослей
- 4. Новый стройматериал — самовосстанавливающийся бетон
- 5. Новые технологии в строительстве — кровля из стеклянной черепицы
- 6. Новый стройматериал — дом из грибов
Технологии строительства совершенствуются с невероятной стремительностью, чего нельзя сказать о возводимых жилых строениях. Но за последнее время созданы новые стройматериалы, которые в несколько раз снижают, выделяемый в атмосферу жилыми зданиями, углекислый газ, повышают их теплосбережение, и намного сокращают расходы на обслуживание.
В последние годы уже создано несколько новых самовосстанавливающихся материалов, разработаны революционные способы обогрева и охлаждения зданий. Внедряются новые технологии, позволяющие домам так же, как и растениям, производить очищение окружающей среды от городского смога.
1. Новый стройматериал — энергоэффективный 3D-напечатанный кирпич с охлаждением
Одной из новых технологий в строительстве является кирпич, который изготавливается из керамики по технологии Cool Brick, которую разработала компания Emerging Objects. Он имеет мелкую, многопористую структуру, различные размеры и формы. Сложенные из этого кирпича стены представляют собой сетку, которая является превосходной альтернативой системе традиционного кондиционирования при жарком сухом климате.
Дело в том, что кирпич Cool Brick, по сути, представляет собой губку, состоящую из множества пор, которые впитывают в себя влагу, то есть практически заполнены водой. Проходящий сквозь нее горячий воздух, поглощая влагу, хорошо охлаждается.
Разработанный этой компанией метод позволяет производить распечатку кирпичей из керамики с помощью 3D-принтера. При этом конструкция, сложенная из этого кирпича, позволяет полностью осуществить традиционный метод независимого охлаждения помещений.
2. Новые технологии в строительстве — здания, поглощающие смог
Это конечно звучит как фантастика, но эта технология уже существует. Визуально может показаться, что здание, построенное по этой системе, не имеет особой красоты, но это только на первый взгляд. В нем есть что-то экзотическое. Такую внешность зданию придает биодинамический белый бетон, способный поглощать из атмосферы частички смога, преобразуя их в инертную соль. Так и происходит полное очищение от смога окружающей среды.
3. Новые технологии в строительстве — альтернативная энергия водорослей
Первый дом в мире, обеспечивающий получение электроэнергии, вырабатываемой с помощью водорослей, был построен в немецком городе Гамбурге. Здание построено как экспериментальное строение и используется испытательным центром, которое разрабатывает новые идеи энергообеспечения города.
Благодаря новым технологиям в строительстве, на фасаде этого здания расположены биологические реакторы с находящимися в них морскими водорослями, которые постоянно обдуваются воздухом, который снабжает их углекислым газом из атмосферы. Водорослям создаются все условия схожие с их постоянной морской средой обитания. В теплый период года, особенно при прямых солнечных лучах, водоросли начинают свой интенсивный рост, создавая обычную тень и вырабатывая при этом электроэнергию, а также биомассу для пищи. В итоге получается отличная экономия электроэнергии.
4. Новый стройматериал — самовосстанавливающийся бетон
При проектировании строительства здания, практически постоянно поднимается вопрос о его долговечности. Ни у кого нет желания расходовать огромные средства и тратить время на его капитальную реконструкцию. Но исследователям из Голландии удалось решить эту проблему. Им удалось разработать новый вид строительного белого цемента, который может самопроизвольно восстанавливаться с помощью определенного типа бактерий и молочнокислого кальция.
Содержащиеся в цементном растворе живые бактерии поглощают молочнокислый кальций, после чего вырабатывают известняк. А он, в свою очередь, заполняет все микротрещины и поры, восстанавливая при этом микроскопические разрушения бетона до первоначального состояния.
5. Новые технологии в строительстве — кровля из стеклянной черепицы
Компанией SolTech из Швейцарии разработана уникальная кровельная черепица из стекла для покрытия крыш зданий. При этом, встроенные в черепицу фотоэлементы, через которые проходят солнечные лучи, используются для подогрева воды, а она, в свою очередь применяется для системы отопления и выработки электрической энергии. Благодаря этому качеству стеклянной черепицы, получается солидная экономия электроэнергии при использовании. Также читайте о резиновой черепице эту статью.
6. Новый стройматериал — дом из грибов
Всем известен такой продукт, подаренный природой, как гриб. Но никто не знает, что он может быть еще и хорошим новым стройматериалом. Например, компанией Ecovative был разработан и внедрен метод постройки первого в мире дома из мицелии грибов. Дом шириной 2,1 метра и длинной 3,6 м свободно помещается в автомобильном трейлере.
Компания видит гриб устойчивым, и экологически чистым строительным материалом. Кроме всего гриб довольно огнеустойчив, имеет качества хорошей шумовой защиты, и отличный утеплитель. О достоинствах и недостатках различных утеплителей читайте здесь.
lyagushca.ru
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 100 % 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 % 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 7,62×39 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 5 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:
/Николай Антонов, topwar.ru/
army-news.ru