Журнал Компьютерра - Журнал Компьютерра N738

Неожиданные и весьма многообещающие результаты получили ученые из Принстонского университета вместе с коллегами из Северо-Западного университета в Эванстоне, пригороде Чикаго. Оказывается, чтобы значительно улучшить свойства полимеров, достаточно добавить к ним лишь доли процента мятых листочков графена.

Различными композитными материалами вроде привычного железобетона или стеклянных волокон, залитых эпоксидными смолами, трудно кого-нибудь удивить. Их прекрасные механические свойства и низкая стоимость не нуждаются в рекомендациях.

В обычных композитах характерные размеры различных компонент составляют от сантиметров до микрон, а их доля в материале сопоставима и колеблется от единиц до десятков процентов.

Но все в корне меняется, когда мы переходим на наномасштабы. Недавно выяснилось, что, благодаря прекрасной механической прочности и электропроводности однослойных углеродных нанотрубок, достаточно добавить их в количестве лишь одного процента, чтобы увеличить прочность эпоксидной смолы на треть. А для того, чтобы смола начала проводить ток, достаточно добавить и вовсе одну десятую процента углеродных нанотрубок. К сожалению, высокая цена таких нанотрубок, трудности с технологией их равномерного распределения по материалу и ряд других проблем пока сдерживают широкое распространение таких композитов.

Ученые решили попробовать добавить в полимер вместо нанотрубок чешуйки графена (слои углерода толщиною в один или несколько атомов). У этого весьма популярного в последнее время материала тоже великолепная прочность и он даже лучше нанотрубок проводит тепло и электрический ток. Кроме этого, графен гораздо легче получать отшелушиванием от куска графита, а поскольку размеры мятых чешуек обычно больше микронов, их проще, чем нанотрубки равномерно распределять по образцу.

Результат превзошел все ожидания. Лишь пять сотых процента мятых листочков графена улучшили термостабильность популярного полимера полиметилметакрилата на 30 градусов.

Одной сотой процента добавок графена оказалось достаточно, чтобы на треть улучшить жесткость материала, что пока не может объяснить ни одна из теорий. На 20-80 процентов улучшаются и другие механические свойства. Кроме того, листочки графена серьезно препятствуют диффузии газов и влаги сквозь материал. Углеродные нанотрубки оказались побиты почти по всем показателям, а полимеры с добавкой графена теперь стали первым кандидатом на использование везде, где важна прочность и легкость конструкции:от изготовления спортивного снаряжения и корпусов мобильных устройств до самолетов и спутников.

А пока ученые сосредоточились на изучении электрических свойств новых графеновых композитов. Также заманчиво получить описанным способом прозрачные, прочные, дешевые и хорошо проводящие пластики. И для оптимизма теперь есть самые серьезные основания. ГА

Ученым из Гарвардского университета и исследовательского центра международной корпорации Unilever впервые удалось взбить рекордно устойчивую нанопену, которая больше года сохраняет свои свойства. Пену приготовили с помощью самого обыкновенного бытового миксера из смеси сиропа глюкозы, стеарата сахарозы и воды.

Идея этой работы родилась три года тому назад, когда на одной из конференций гарвардские ученые услышали доклад доктора Родни Би (Rodney Bee) из Unilever. Перед ним стояла сугубо практическая задача продления жизни всевозможных пен, лежащих в основе разнообразных "взбитых" продуктов вроде мороженого или майонеза. Доклад поразил теоретиков, которые впервые увидели фотографии пузырьков размером менее микрона с явным рисунком из загадочных пяти-семиугольников на поверхности.

Ученые хорошо понимали, что такого просто не может быть!

Дело в том, что изготовить, а главное, сохранить пену из мелких пузырьков очень трудно. Чем меньше пузырек, тем больше кривизна его поверхности, существеннее роль сил поверхностного натяжения и выше давление в пузырьке. Поэтому мелкие пузырьки стремятся слиться друг с другом или с более крупными, и этот процесс коалесценции быстро разрушает пену. Чтобы избежать взаимопоглощения пузырьком, к пене добавляют различные поверхностно-активные вещества, которые отнюдь не всегда улучшают вкус и другие потребительские качества продуктов. Так, методом проб и ошибок и искали рецепты продления жизни пены в лабораториях Unilever.

Несколько лет серьезных исследований не прошли даром.

Ученым удалось понять, каким образом пузырьки в пене приобретают устойчивость. Были подобраны новые нерастворимые поверхностно-активные вещества, которые сами организуются в стабильные шестиугольные наноструктуры размером около 50 нм.

Эти структуры затем кристаллизуются на поверхности пузырьков и становятся практически непроницаемы для воздуха. Именно они придают пузырькам эластичность и беспрецедентную устойчивость.

Результаты этой работы пригодятся не только для производства продуктов питания. Пены и смеси различных газов и жидкостей активно используют во многих отраслях промышленности и других приложениях, от медицины до тушения пожаров. ГА

9 января молодой астрофизик Алисия Содерберг (Alicia Soderberg) занималась рутинным делом — наблюдала с помощью орбитального рентгеновского телескопа Swift за послесвечением одной из сверхновых звезд, которая взорвалась примерно за месяц до этого. Как вдруг в поле зрения телескопа попал новый мощный всплеск излучения…

В прошлом году Алисия защитила диссертацию по сверхновым и хорошо понимала, что вероятность того, что в одной и той же галактике в течение одного месяца вспыхнут сразу две сверхновые, очень мала — около одной десятитысячной. Хотя одиночные взрывы случаются нередко — каждый год даже в нашем уголке мироздания их регистрируют несколько сотен. Сначала Алисия решила, что вспышка никак не связана с предметом ее научных исследований. Однако вскоре она увидела на экране монитора все признаки взрыва и поняла, что ей сильно повезло. Посоветовавшись с напарником, Алисия немедленно направила восемь других наземных и космических телескопов, которые были в распоряжении их команды, чтобы впервые детально изучить самое начало взрыва.

Супернову назвали SN 2008D. Астрономы выделяют несколько типов сверхновых звезд и разные сценарии их эволюции и взрывов. И хотя компьютерные модели этих процессов детально разработаны и неплохо согласуются с наблюдениями, все же пока это только модели, и для их всесторонней проверки, особенно на начальных стадиях, данных недостаточно.