Юный техник, 2010 № 02 [Журнал «Юный техник»] (fb2) читать постранично, страница - 2

покрытия, работающие как светофильтры. Поначалу такие фильтры использовали лишь в шлемах астронавтов, выходивших в открытый космос, и были они довольно дорогими. Однако сейчас технология значительно усовершенствована, и золотые светофильтры можно наносить даже на обычные оконные стекла. Стоит такое покрытие всего 2 евро на квадратный метр и продолжает дешеветь.

Эти же покрытия обладают свойствами не пускать летом излишнее тепло в дома. Причем наносить такие чудо-покрытия можно на стекла уже построенных домов. Нужно лишь подобрать подходящий полимер, который бы хорошо сцеплялся со стеклом, не реагировал на примесь в нем нанозолота и не разрушался при длительном воздействии на него солнечного ультрафиолета.

Нанобетон таунит

Многие материалы с необычными свойствами можно получить, если в их составе будет находиться новый углеродный трубчатый наноматериал таунит, полагают изобретатели из ООО «Тамбовский инновационно-технологический центр машиностроения» и ОАО «Тамбовский завод «Комсомолец». Именно они и создали новый углеродный наноматериал, представляющий собой нанотрубки из графита диаметром от 15 до 40 нм и длиной до 2 мкм.

Изготавливают их на созданном здесь же, в Тамбове, реакторе, химически осаждая углерод из нагретой до 150 °C пропан-бутановой смеси на металлическом катализаторе, содержащем, в частности, никель и марганец. Таунит постепенно «нарастает» на этом катализаторе, после чего его смешивают с различными материалами, что придает им новые, чрезвычайно полезные свойства.

Например, распределив нанотрубки в воде и добавив в нее бетонную смесь, получают необычно прочный бетон с куда меньшей влагопоглощающей способностью, чем обычный. Таунит также значительно улучшает свойства противоскользящих дорожных покрытий и клеевых композитов, газораспределительных слоев в топливных элементах и углеродных электродов литиевых аккумуляторов…

ЗА СТРАНИЦАМИ УЧЕБНИКА Мир наноструктур

Если бы мы смогли каким-либо чудесным образом уменьшиться в миллиард раз, то попали бы в наномир, где расстояния измеряются не метрами, а нанометрами. Мир этот, кстати, выглядит весьма своеобразно. Как именно?

Например, нанолюди могли бы разгуливать по полю из наноцветов диоксида кремния. В случае необходимости что-то построить, они могли бы воспользоваться наногвоздями из оксида цинка. А красивейшие наноснежинки и нанозвездочки — одна из разновидностей диоксида марганца. Их получают из раствора Mn(NО3)2.

Самую маленькую в мире метлу, щетинки которой в тысячу раз тоньше человеческого волоса, исследователи получили, выращивая нанотрубки на нитях силицида углерода из горячего газа, насыщенного углеродом.

Так получилось, что среди нынешних наноструктур наибольшее распространение имеют наношары-фуллерены и нанотрубки.

Сам термин «фуллерен» происходит от имени Ричарда Букминстера Фуллера, сконструировавшего оригинальный купол павильона США на выставке EXPO-67 в Монреале.

С химической точки зрения фуллерены представляют собой практически идеальные шарики, которые удерживают свою форму силами Ван-дер-Ваальса.

История открытия фуллеренов такова. Сначала они были предсказаны теоретически и лишь через 20 лет, в середине 60-х годов XX века, обнаружены экспериментально.

Следует отметить, что С60 — это далеко не единственный представитель фуллеренов. Известны и другие углеродные молекулы в форме выпуклых многогранников, образующиеся при испарении графита в атмосфере гелия.

В 1997 году за изучение этих структур американские исследователи Р.Е. Смолли, Р.Ф. Керл и Г. Крото были удостоены Нобелевской премии по химии. А немногим ранее, в 1993 году, ученые открыли самые маленькие в мире одностенные углеродные нанотрубки диаметром от 1 нм. Они представляют собой структуру углерода толщиной в один атом, которая сама собой при создании определенных условий сворачивается в трубку.

Мир наноструктур поражает необычностью и многообразием форм.

Кроме углеродных нанотрубок, в природе существуют еще трубки на основе нитрида бора (BN) и некоторых других соединений. Свойства углеродных и неуглеродных одностенных нанотрубок до конца еще не изучены, а исследователи уже придумали способ, как расширить и значительно модифицировать их ряд. Для этого достаточно заполнить пустоту «цилиндра» каким-либо химическим соединением. В настоящий момент разработаны методики «вливания» простых и сложных соединений в виде раствора или расплава во внутренний канал трубок. В таком канале удалось поместить даже цепочку из молекул фуллеренов, получив так называемые «стручки», причем при 1200 °C «горошины» срастаются с образованием еще одной