Блог Витаса, Открытия и изобретения

Разрезанные куски нового вещества срастаются сами собой

2008-03-14T08:08:00.000-07:00

Что делать, если прохудились резиновые сапоги или порвалась покрышка на велосипедном колесе? Бежать в ремонт? В скором времени это, вероятно, не понадобится, ведь французские учёные придумали относительно дешёвый способ создания самосклеивающейся "резины".

Самозалечивающуюся (или самовосстанавливающуюся) при комнатной температуре резину "вывели" исследователи из лаборатории Людвика Леблера (Ludwik Leibler), расположившейся в Париже в Высшей школе промышленной физики и химии (Ecole Supérieure de Physique et de Chimie Industrielles — ESPCI).

Статья, посвящённая исследованию, опубликована в журнале Nature.

Новый материал способен восстанавливаться даже по прошествии пары часов после того, как его разорвали на части, при этом восстанавливаться неоднократно. Правда, он может быть "склеен" только по поверхности разрыва/разреза.

Растяжение тонкой полоски нового материала (до 100 процентов от первоначальной длины) и его восстановление (кадр с сайта nature.com).

Нечто подобное происходит с пластилином, когда с ним играют дети. Только в отличие от пластилина данный материал способен восстанавливать свою форму и размеры после растяжения, а также после разрыва и повторного растяжения.

Для того чтобы получить достаточно большое количество такой резины (речь идёт о сотнях граммов, нестандартных для обычных химических опытов) учёные использовали простой синтез. Состоит он всего лишь из двух реакций, происходящих при высокой температуре, когда вещество пока ещё ведёт себя как жидкость.

Один из основных помощников Леблера — Франсуа Турнийак (François Tournilhac) демонстрирует простоту эксперимента и большое количество получаемого вещества (кадр с сайта nature.com).

Начальными ингредиентами для нового вещества стали жирные кислоты, диэтилентриамин (ДЭТА) и мочевина. Надо сказать, что всё это весьма распространённые соединения, не требующие больших денежных затрат в производстве, что в своё время может положительно сказаться на конечной стоимости продукта.

При комнатной температуре материал застывает и становится полупрозрачным, цвет его при этом меняется на жёлто-коричневый (кадр с сайта nature.com).

В результате получается нечто среднее между резиновым мячиком и жевательной резинкой.

Обычная полимерная резина состоит из нескольких очень длинных молекул, которые скреплены между собой ковалентными, ионными или водородными связями. Если их разорвать, то собрать кусок воедино уже не удастся (все пробовали в детстве грызть ластики). Хорошо восстанавливаются лишь водородные связи, а их в обычной резине не так-то много.

В отличие от обычной резины новинка состоит из небольших групп молекул жирных кислот, которые после реакции с мочевиной обзаводятся на своих концах аминогруппами. Между собой жирные кислоты связываются исключительно водородными связями (что, правда, приводит и к недостаткам, материал становится более пластичным, чем резина).

У некоторых кислот образуется две, у других три ненасыщенные связи, в результате полученное вещество неспособно полностью затвердеть при комнатной температуре (а, значит, не может и расколоться, как обычное кристаллическое тело).

Тонкая полоска "резины" может быть разрезана, "склеена" и снова растянута в несколько раз. Стрелкой показано примерное место разреза (кадр с сайта nature.com).

Наоборот, кусок нового материала можно растянуть почти в пять раз, после чего он восстановит свою форму (пусть и не так быстро, как обычная резина).

Если же эту "штуковину" разрезать, а затем куски снова прижать друг к другу, то разорванные водородные связи восстановятся. При этом не нужно прикладывать значительное усилие, лучше подержать части вместе подольше (образуется больше связей). По заверению авторов, оптимальное время залечивания – 15 минут.

При этом "чинить" разрыв можно не сразу, а даже спустя 18 часов, на эффективности восстановления это никак не скажется (если части держать вместе одно и то же время).

На этой странице вы можете посмотреть видеоролики, рассказывающие о получении новинки и её свойствах.

На более широком куске материала исследователи показали, что происходит, если попытаться "склеить" края разреза через час и подержать их вместе в течение 2 (а) и 24 (б) часов (кадр с сайта nature.com).

Разработкой уже заинтересовались многие фирмы, но, пожалуй, первым поставщиком изделий из нового материала станет французская химическая компания Arkema, с которой Леблер уже давно заключил контракт.

Как и положено, в Arkema уже поговаривают о том, что через год-два готовый коммерческий продукт выйдет на рынок.

Тем временем, сам Людвик мечтает увидеть своё изобретение в первую очередь в игрушках, "так как дети очень любят всё ломать".

Впрочем, это далеко не единственное возможное применение нового материала, ведь из него можно создавать, например, самовосстанавливающиеся шины для велосипедов.
Sourse

Канадский самолётомобиль поднимет четвёрку в небо

2008-03-14T07:55:00.000-07:00

Крошка сын к отцу пришёл... И сказал примерно следующее: "Автомобиль — хорошо. А летающий автомобиль — ещё лучше. Давай построим такой чудо-агрегат". Отец согласился, благо у возглавляемой им компании уже был хороший конструкторский задел по необычным транспортным средствам.

Долго ли, коротко ли, но подготовили изобретатели своё творение к официальной премьере. Пусть речь идёт пока лишь о прототипе.

Молодая компания Milner Motors, базирующаяся в Ванкувере и имеющая отделение в американском городе Вифезда (Bethesda), собирается представить на Международном автосалоне в Нью-Йорке (New York International Auto Show), что откроется уже 21 марта, летающий автомобиль AirCar.

Авторы этого чуда техники — отец и сын — Джеймс и Крис Милнеры (James, Chris Milner). Первый — пилот и бизнесмен (он же — основатель компании, созданной в 2005-м), второй — инженер.

Корпус AirCar выполнен из композитных материалов (фотографии Milner Motors).

В отличие от ряда проектов частных аппаратов вертикального взлёта, которые тоже нередко именуют летающими авто, канадцы спроектировали дорожный автомобиль. Автомобиль с раскладывающимся оперением, благодаря которому он должен взмывать в воздух с самых небольших взлётных полос.

Можно было бы сказать, что AirCar сможет стартовать с шоссе и приземляться также на всяких хайвеях, но такие фокусы попросту небезопасны. Однако в тех же США (и не только в них) существует гигантская масса небольших аэродромов, которыми могут воспользоваться будущие владельцы AirCar, получая таким образом возможность путешествовать на собственном авто "от двери до двери" с промежуточным полётом на приличное расстояние.

То, что подобное совмещение автомобиля с лёгким самолётом выполнимо, — было доказано на практике ещё в начале XX века. А в наши дни сразу несколько энтузиастов-инженеров принялись возрождать давнюю идею на новом техническом уровне.

Тут нельзя не вспомнить о компании Terrafugia. Прошлой осенью она уже начала приём заказов на свой летающий автомобиль Transition, показав заодно прототип складывающегося крыла. А ещё есть такие интересные проекты, как Skyblazer и Flying Sports Car 1.

Канадский аппарат играет в той же лиге. Правда, AirCar, который привезут в Нью-Йорк, ещё не может подниматься в воздух. Это лишь первый опытный образец летающего авто Милнеров. Но ездить он умеет.

А что до полёта, создатели машины говорят, что пока просчитали его выполнимость на компьютере, заложив аэродинамические параметры, тягу его винтов, полный вес и так далее. Кстати, перед взлётом задние колёса выдвигаются вперёд, чтобы на них приходилось большая часть веса (а на передние — меньшая), что должно помочь аппарату задрать нос в конце взлётной полосы.

Новаторы из Ванкувера намерены обеспечить людей не только универсальным (воздух/автотрасса) транспортным средством, но и аппаратом экономичным и не слишком сложным в обслуживании. И экономичность тут упомянута неспроста.

Первоначально канадцы спроектировали "зелёный" автомобиль-гибрид ElectriCar. И фактически построили его. В движение аппарат приводили электромоторы, питавшиеся от аккумуляторов. Но также на борту имелся совсем крошечный ДВС, вращающий генератор, — для подзарядки батарей на ходу или на стоянке. Заправлять аккумуляторы можно было и от сети.

ElectriCar. 190 километров на аккумуляторах и 1600 километров на бензине. "Максималка", правда, всего 137 км/ч (фотографии Milner Motors).

Предполагалось, что 95% времени эксплуатации эта машина будет работать только на электричестве, что обеспечило бы ей потрясающе низкий средний расход топлива (порядка 2 литров на сотню).

Проект этот, по идее, в Лету не канул, но нас он интересует лишь как отправная точка в истории летающего авто Милнеров.

Дело в том, что свой электромобиль канадцы сделали чрезвычайно "зализанным" и очень похожим на фюзеляж четырёхместного лёгкого самолёта, с отдельными колёсами под обтекателями, с фарами-крыльями и вытянутым "хвостом".

Посмотрев на всю эту аэродинамику, изобретатели сказали сами себе приблизительно следующее: "А что если добавить сюда большое крыло да воздушные винты — так оно и полетит, пожалуй!"

Интерьер ElectriCar (как и AirCar, здесь они идентичны) прост, но для самоделки — вполне аккуратен. Приборная панель летающего авто (как и его чисто дорожного собрата) — это два компьютерных экрана. На них выводится вся информация, необходимая как на земле, так и в воздухе. Управление машиной в обоих режимах должно осуществляться при помощи традиционного автомобильного рулевого колеса (фотографии Milner Motors).

Так и сделали. Получился AirCar — четыре сиденья, четыре двери, четыре колеса. Основные крылья и переднее горизонтальное оперение (так называемая схема "утка") спроектировали складными.

На земле аппарат приводит в движение 40-сильный ДВС, вращающий колёса. В воздухе он уступает паре роторно-поршневых моторов мощностью по 160 "лошадок" каждый, расположенных сзади. Они раскручивают пару "окольцованных" воздушных винтов.

Максимальная скорость на шоссе составляет всего 137 километров в час. Но для поездок с соблюдением правил дорожного движения этого вполне хватит. Да и главное для владельца такого авто — доехать до ближайшей взлётной полосы.

А уж в небе машина покажет себя. Расчётная крейсерская скорость равна 322 километрам в час. Дальность же полёта AirCar составит 1667 километров. При этом высота должна достигать 7,6 километра.

Коэффициент обтекаемости AirCar равен 0,209. Площадь миделя — 1,5 квадратных метра. На 97 километрах в час (при движении по земле) это авто требует от двигателя мощности всего в 10 лошадиных сил (фото Milner Motors).

Другие параметры таковы. Размеры машины в воздухе: длина — 5,08 метра, размах крыльев — 8,53 метра, высота — 1,68 метра. На земле (при сложенных крыльях) ширина аппарата сокращается до 2,13 метра, но высота зато увеличивается до 1,98 м. В целом же AirCar по своим размерам в наземном режиме идентичен крупным легковушкам. Вес пустого авто составляет 817 килограммов, а взлётный вес — 1,36 тонны.

Милнеры мечтают построить летающий прототип AirCar, который они хотят отправить на испытания для сертификации в качестве лёгкого самолёта.

Если всё получится, Milner Motors намерена наладить серийное производство. По оценке компании, отпускная цена машины составит $450 тысяч.

Для аппарата с такими талантами — не много. Несколько же неказистый внешний вид, особенно в дорожном режиме, — машине можно простить. Ну а превратится ли этот "гадкий утёнок" в лебедя — покажет только опыт.
Sourse