Компьютерра: Журнал "Компьютерра" №712

Специалисты высоко оценили возможности нового метода. Теперь в руках у ученых есть мощное средство наблюдения за движением электронов в твердых телах. Новые данные, несомненно, помогут инженерам лучше понять процессы, протекающие в самых разных электронных устройствах, и заметно оптимизировать их параметры. ГА

Первую полупромышленную установку для производства нитей из углеродных нанотрубок запустили ученые из Кембриджского университета при поддержке американских военных. Установка реализует простой и эффективный одностадийный процесс получения пряжи и уже позволяет получать волокна прочнее кевлара.

Как правило, процессы изготовления нитей из углеродных нанотрубок довольно сложны, состоят из нескольких этапов и мало пригодны для массового производства. Грубо говоря, сначала как-то выращивают сами нанотрубки, а уже потом свивают их в нити. В новой установке все происходит практически сразу. В печь вместе с катализатором ферроценом впрыскивают углеводородное топливо, в качестве которого подойдет спирт, метан или даже солярка. Режим нагрева подобран так, что углеводороды сначала разлагаются на водород и углерод, который затем начинает образовывать на молекулах катализатора длинные тонкостенные углеродные нанотрубки. Нанотрубки в потоке растут так быстро, что вскоре соединяются друг с другом, образуя нечто похожее на аэрогель. Этот аэрогель сразу вытягивают из печи и непрерывно свивают, получая за минуту до пятидесяти метров нити.

Уже в первых экспериментах новая нить продемонстрировала ряд замечательных свойств. Ее прочность не уступает кевлару, а у отдельных участков длиной в несколько миллиметров она значительно выше. Но в отличие от кевлара и других высокопрочных волокон нить из углеродных нанотрубок не теряет прочности даже при нагреве до трехсот градусов Цельсия. Кроме того, она прекрасно проводит электрический ток, тепло и не боится узелков, которые резко снижают прочность у всех ее конкурентов.

Новую нить военные прежде всего планируют использовать для изготовления сверхпрочных и легких бронежилетов. Есть и множество других потенциальных применений - от танковой брони и безопасных контейнеров для бомб до ограждения лопаток турбин реактивных двигателей.

Высокую проводимость нанотрубок можно использовать, вытягивая из аэрогеля вместо нити тонкую прозрачную пленку - основу электродов для плоских дисплеев. А если при массовом производстве удастся добиться низкой стоимости нити, можно будет делать даже сверхпрочные провода для линий электропередач.

Сейчас ученые заняты отладкой нового технологического процесса. Если удастся избавиться от различных дефектов, прочность волокон значительно вырастет. ГА

Липкую ленту без клея с рекордными параметрами удалось получить ученым Института исследования металлов имени Макса Планка в Штутгарте при поддержке американских коллег. Предназначенная для конечностей роботов лента имитирует лапы насекомых и все больше овладевает их выдающимися способностями удерживаться на гладкой поверхности.

Ученых давно интересовало, как некоторые ящерицы и многие насекомые бегают по потолкам и вертикальным гладким поверхностям, но лишь в последние годы эти механизмы были детально изучены. В процессе эволюции разные виды независимо пришли всего к двум основным структурам - гладким подушечкам, как у кузнечиков, и волосатым лапкам, как у жуков. У жуков есть множество различий в деталях строения, но в любом случае лапа обеспечивает хороший контакт с любой гладкой или шероховатой поверхностью и удерживает на них насекомое за счет сил Ван-дер-Ваальса.

Ученые детально изучили конечности более трехсот различных видов жуков, что позволило выбрать оптимальное строение поверхности липкой ленты. У насекомых волоски и щетинки могут варьироваться по длине от нескольких микрон до нескольких миллиметров. Волоски часто имеют иерархическую ветвистую структуру, которая увеличивает площадь контакта лапки с поверхностью, а также оставляет зазоры для мешающей сцеплению пыли.

Строение поверхности искусственной полимерной ленты сравнительно просто. Она покрыта расположенными в шахматном порядке с шагом около полусотни микрон волосками высотой несколько десятков микрон. Каждый волосок венчает напоминающая присоску грибовидная шляпка на утонченной ножке, облегчающей поворот на нужный угол. Эта структура обеспечила прочность сцепления со стеклом в 60 килопаскалей, что в несколько раз выше возможностей всех конкурирующих разработок. И этот результат уже не так далек от способностей жуков, пауков и гекконов (около сотни килопаскалей).