ПРИШЛИТЕ СВОЮ НОВОСТЬ!
Лента новостей
Выбрать категорию:
25 сентября
23:15
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ДОБРА
интервью
22:14
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ДОБРА
интервью
21:45
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ДОБРА
интервью
21:13
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ДОБРА
интервью
20:55
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ДОБРА
интервью
20:32
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ДОБРА
интервью
20:00
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ДОБРА
интервью
19:43
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ДОБРА
интервью
19:34
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ДОБРА
интервью
19:12
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ДОБРА
интервью
18:55
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ДОБРА
интервью
18:32
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ДОБРА
интервью
18:29
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ДОБРА
интервью
18:24
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ДОБРА
интервью
18:21
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ДОБРА
интервью
18:11
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ДОБРА
интервью
18:02
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ДОБРА
интервью
17:23
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ДОБРА
интервью
17:18
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ДОБРА
интервью
16:34
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ДОБРА
интервью
16:14
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ДОБРА
интервью
15:45
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ДОБРА
интервью
15:32
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ДОБРА
интервью
14:41
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ДОБРА
интервью
14:39
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ДОБРА
интервью
14:36
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ДОБРА
интервью
14:34
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ДОБРА
интервью
14:30
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ДОБРА
интервью
14:30
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ДОБРА
интервью
14:28
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ДОБРА
интервью
14:22
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ДОБРА
интервью
14:14
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ДОБРА
интервью
14:04
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ДОБРА
интервью
12:32
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ДОБРА
интервью
12:13
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ДОБРА
интервью
10:00
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ДОБРА
интервью
24 сентября
23:15
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ДОБРА
интервью
21:16
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ДОБРА
интервью
20:36
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ДОБРА
интервью
20:21
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ДОБРА
интервью
19:55
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ДОБРА
интервью
18:55
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ДОБРА
интервью
18:32
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ДОБРА
интервью
17:49
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ДОБРА
интервью
17:34
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ДОБРА
интервью
ГОЛОСОВАНИЕ
Нужна ли астрономия в качестве школьного предмета?

Мир: Физики распечатали сжимающуюся при нагревании звезду

24 октября, 19:18

 

Физики из США и Сингапура напечатали на 3D-принтере каркас звездчатого многогранника, способного уменьшать свой объем при нагревании. При этом пластик, из которого был напечатан материал, вел себя как большинство известных веществ — расширялся. Ученые надеются, что исследования подобных сложных конструкций помогут в будущем создать материал, не меняющий своего объема при нагревании. Работа опубликована в журнале Physical Review Letters, кратко о ней сообщает Physics.

Большинство известных материалов, за редкими исключениями, при нагревании увеличивают свой объем — это касается стали и других металлов, асфальтобетона, различных полупроводников. Такое поведение связано с тем, что с ростом температуры молекулы в кристаллической решетке начинают интенсивнее колебаться, занимая больше места в пространстве. В результате увеличивается и объем, занимаемый материалом. 

Тепловое расширение нередко осложняет создание различных объектов. Механическое напряжение, возникающее при нагреве рельсов, дорожного покрытия или даже кремниевых подложек для микроэлектроники, может привести к образованию трещин или сильно деформировать объекты. 

В некоторых материалах может наблюдаться обратное явление — уменьшение объема с ростом температуры. Самый известный пример такого поведения — вода при температурах от 0 до +3,98 градуса Цельсия. Как правило, отрицательные коэффициенты теплового расширения существуют в узких диапазонах температур.

В новой работе физики создали трехмерный материал, способный к сжатию при увеличении температуры в большом интервале — от 100 до 250 градусов Цельсия. Он состоит из звездчатых многогранников, скрепленных в трехмерную решетку. Выбор таких многогранников обосновали ранее теоретики. Согласно моделированию, за счет полостей в материале можно обеспечить его сжатие тогда, когда отдельные его элементы растягиваются. 

Для ребер многогранников авторы выбрали два материала с сильно отличающимися коэффициентами теплового растяжения. В их основе лежал один и тот же полимер, но в один из материалов были добавлены наночастицы меди, сильно уменьшившие его тепловое растяжение. Для сборки звездчатых многогранников ученые использовали методику проекционной микростереолитографической 3D-печати. Она использует ультрафиолетовый проектор для отверждения материала в заданной области.

Эксперимент показал, что сжатие в «звездчатых» материалах начинается примерно при 100 градусах Цельсия. Максимальное уменьшение объема, зафиксированное авторами при 250 градусах Цельсия, составило около одного процента. Эта величина сильно зависела от доли медных наночастиц в материалах ребер, что позволяет подбирать свойства в широких пределах. Для сравнения, в случае железа такой же рост температуры обеспечил бы увеличение объема на полпроцента. 

Авторы надеются, что такой подход к разработке позволит создать материалы с нулевым коэффициентом теплового расширения в широком рабочем диапазоне. Это позволит предотвратить разрушение конструкций, используемых в экстремальных термомеханических условиях.

Отрицательный коэффициент теплового расширения может быть вызван различными причинами. К примеру, в случае кварца или вольфрамата циркония за поведение ответственны необычные колебания кристаллической решетки — последний материал непрерывно сжимается в диапазоне температур от 0,3 до 1050 кельвинов. Некоторые полимеры способны сжиматься при небольшом повышении температур — это связано с тем, что их молекулы при нагреве получают больше «свободы» движения и из растянутого состояния сворачиваются в клубки. В случае трифторида скандия, о котором мы писали ранее, всему виной оказалась «нерешительность» материала совершить фазовый переход.

 

Автор: Владимир Королёв (Интернет-издание N+1)

Фото: Интернет-издание N+1

#мымир #мир #молодежь 

#инициатива #развитие #СМИ 

#МИАМИР #молодежныеСМИ #позитив

#добро