Владимир Петров - Законы развития систем

В исследовательской группе Макото Фуджиты (Makoto Fujita) был получен комплекс на основе ионов цинка и ароматических систем, который кристаллизуется в виде устойчивой трехмерной каркасной конструкции с порами большого размера. Структура комплекса разработана таким образом, что реакционноспособные частицы могут проникать в поры. Замачивание кристаллов в растворе, содержащем реагенты, приводит к тому, что эти участники контактируют друг с другом.

Таким образом, в порах были осуществлены реакции между аминокислотами и уксусным ангидридом или анилином. Реакционная способность веществ и их поведение в порах не отличается от поведения в растворе. Кристаллы, в порах которых протекают химические реакции, незначительно меняют окраску, но не разрушаются при этом.

Заполнение веществом и использование технологических эффектов.

Полости могут заполняться веществом. Это вещество может быть газообразным , жидким , гелеобазным и твердым , которое под воздействием различных полей может, например, увеличивать объем, а, следовательно, и создавать давление.

При этом используются разнообразные технологические (физические, химические, биологические и геометрические) эффекты.

На этапах A и Bиспользуются следующие технологические эффекты:

— физические:

— избыточное давление (пневмо- и гидро), тепловое расширение, фазовые переходы первого и второго рода , в том числе эффект памяти формы, изменение кажущейся плотности магнитной и реологической жидкости в магнитных и электрических полях, действие магнитного поля на ферромагнитное вещество, центробежные силы, взрывчатые вещества, электрогидравлический удар .

— химические:

— разложение гидратов и газогидратов, разбухание металлов при разложении жидкого озона, перевод в химически связанный вид, транспортные реакции, перевод в гидратное состояние, растворение в сжатых газах, перевод в гидриды, в экзотермических реакциях, в термохимических реакциях, растворение, разбухание геля.

— геометрические эффекты:

— использование различных форм: треугольников, пятиугольников, шестиугольников, кругов , их частей (сегментов), гиперболических параболоидов, эллипсоидов, сфер и полусфер, конусов, сотовых конструкций.

Для придания большей прочности конструкций, полости заполняют жидкостями, гелями, сыпучими материалами, пластмассами и т. д.

Этап A.

Пример 7.176. Подводная лодка.

В подводных лодках при погружении заполняются водой балластные цистерны, при подъеме на поверхность вода вытесняется воздухом под давлением. Цистерны располагаются вдоль всего корпуса.

Полости заполняются водойиспользуя избыточное давление — физический эффект .

Пример 7.177. Надувные конструкции.

Известны конструкции временных построек: выставочных и ярмарочных павильонов, спортивных залов, туристических лагерей, овощехранилищ и пр., выполненные из легкой пленки. Пневматическое напряжение, создаваемое избыточным давлением газа или жидкости (подобно клетке организма), обеспечивает гибкой герметичной оболочке несущую способность и устойчивость при любых видах нагрузок. Важнейшими преимуществами надувных систем (получивших название пневматически напряженных конструкций) являются экономичность, малый вес, транспортабельность, компактность, быстрота монтажа. Наиболее распространенными формами надувных построек пока являются цилиндрический свод и сферический купол, хотя в природе этот принцип допускает огромное разнообразие форм.

Полости заполняются воздухом, используя избыточное давление — физический эффект .

Пример 7.178. Надувные дома.

Использование свойства расширения воздуха или каких-либо смесей газов от перегрева создает возможность автоматической регуляции микроклимата в пневматических сооружениях. Эффект улучшения изоляции здесь может дать автоматическое увеличение толщины двухслойного покрытия надувных оболочек в связи с расширением от повышения температуры их наполняющих газов, а также изменение их «теплых» расцветок на «холодные». Используя этот принцип, архитектор Ю. Лебедев предложил проект-идею оригинального туристского городка в жарком климате (рис. 7.123) 343.

Полости заполняются воздухом, используя тепловое расширение — физический эффект .

Рис. 7.123. Проект-идея оригинального туристского городка в жарком климате

Этап B.

Пример 7.179. Пчелиные соты.

Пчелиные соты — постройки пчел из воска. Они предназначены для хранения запасов меда и перги (пыльцы цветов) и выращивания потомства; являются также гнездом пчелиной семьи. Пчелиные соты состоят из шестигранных призматических ячеек, расположенных по обе стороны от общего средостения, которое может быть искусственным. Пчелиные соты — наиболее совершенные постройки насекомых. Соты строятся с двух сторон, и способ «крепления» каждой из ячеек не предусматривает каких-либо зазоров и нестыковок в трех измерениях. Благодаря этому на строительство одной ячейки уходит минимум воска — на постройку одной пчелиной ячейки пчелы тратят около 13 мг воска, трутневой — 30 мг, на постройку всего сота — 140—150 г.

Шестиугольная форма является наиболее экономичной и эффективной фигурой для строительства сот.

Полости заполняются медом(гелем) или пыльцой(порошком). Ячейки структурированы — шестиугольная форма — геометрический эффект .

Пример 7.180. Воздушно-пузырьковая пленка.

Воздушно-пузырьковая пленка — упаковочный материал

(рис. 7.124а). Эта пленка объединяет в себе свойства обычной полиэтиленовой пленки, предохраняющей изделия от атмосферного влияния, истирания и загрязнения, и великолепные амортизирующие свойства, позволяющие избежать повреждений при ударах, вибрации и толчках, бережно сохраняя продукт, упакованный в нее. Она также применяется при отделке помещений для изоляции стен и пространства под кровлей.

Пленка представляет собой слой пузырьков из полиэтилена

(рис. 7.124б), с одной или двух сторон закрытых полиэтиленовой пленкой. Все пузырьки четко ограничены и поэтому при нарушении целостности одного пузырька (например, при резке пленки, ударах, сдавливании), другие сохраняют внутри себя воздух, тем самым, обеспечивая в целом защитные свойства.