Соопштение за јавноста Патувањето е целта
Фото: CAU/Клаудија Еулиц
„Јубилација“, Матијас Мекленбург побрза кај професорот Карл Шулте. Причината за неговата еуфорија: Младиот научник штотуку открил промена во испитуваниот материјал под микроскоп, што на докторскиот студент на Државниот кластер на одлики во Хамбург „Интегрирани материјални системи“ му дала пионерска идеја. Ова беше на еден ден во септември 2010 година. Оваа недела докторандот и неговиот докторски докторски професор професор Карл Шулте, заедно со нивните колеги од тимот научници предводени од професорот Рајнер Аделунг од универзитетот Кристијан Албрехтс во Кил (Кау), имаат најлесниот материјал во светот Светот воведе: „аерогитот“. Сензационалните резултати од истражувањето на научниците од Хамбург и Кил се насловна во специјализираното списание „Напредни материјали“ (3-ти јули) и оттогаш се најде во насловните страници во медиумите на национално ниво. Аерогратитот може да биде корисен за електрични автомобили и електронски велосипеди, а може да се замисли и употреба во авијација и сателитска електроника и за прочистување на вода.
Случајност или резултат на насочено пребарување? „Баравме тродимензионално вмрежени јаглеродни структури и тогаш го откривме овој материјал“, вели Шулте. Реномираниот истражувач на материјали спаѓа во групата научници кои исто така спроведуваат фундаментално истражување на иновативни материјали во заедничката област на истражување „Прилагодени повеќестепени системи на материјали“ одобрена од Германската фондација за истражување на TUHH во мај.
„Нашиот развој предизвикува живи дискусии во научните кругови. Аерографитот е повеќе од четири пати полесен од претходниот светски рекордер“, вели младиот научник Матијас Мекленбург. Овој материјал за никел, кој беше претставен пред шест месеци и се сметаше за најлесен материјал до моменталното објавување, исто така се состоеше од мал систем на цевки. Сепак, од самиот почеток, никелот има поголема атомска тежина. „Ние исто така можеме да произведуваме цевки кои се состојат од порозни wallsидови и затоа се исклучително лесни“, додава Арним Шухард, коавтор и докторски студент на ЦАУ. Кил-аналитичарите, професорот Лоренц Киенле и др. Дешифрирање на Андриј Лотник со електронски микроскоп за пренос.
„Можете да помислите на аерогитот како брза растечка бршленска мрежа што навива околу дрво, отстранувајќи го самото дрво“, вели Аделунг, објаснувајќи го процесот на производство. Дрвото е таканаречен жртвуван образец, односно средство за постигнување на целта. Тимот на ЦАУ, составен од Арним Шухард, Рајнер Аделунг, Јогендера Мишра и Сорен Капс, користеше прашкаст цинк оксид за производство на шаблонот. Тие го донесоа ова во кристална форма загревајќи го во рерна на 900 степени Целзиусови. Во понатамошната обработка, научниците за Кил материјали произведуваат еден вид таблета. Во него, готовиот цинк оксид формира микро и наноструктури, наречени тетраподи (види, на пример, слика 4), кои продираат едни во други и на тој начин цврсто ги поврзуваат одделните честички за да формираат порозна таблета. Тетраподите се мрежа врз основа на која се создава аерогратитот.
Матијас Мекленбург, Јогендра Кумар Мишра, Арним Шурчард, Лоренц Киенле, Карл Шулте, Сорен Капс, Рајнер Аделунг. (не на сликата: коавтор Андриј Лотник).
Фото: CAU/Клаудија Еулиц
Во следниот чекор, материјалот во форма на таблета се става во реакторот на 760 степени Целзиусови за таложење на хемиска пареа во TUHH. "Во течна, гасна фаза збогатена со јаглерод, цинк оксидот е сместен во графитски слој со дебелина на само неколку атомски слоеви, создавајќи ја мрежната структура на аерогратитот. Водородот испорачан во исто време реагира со кислородот во оксидот на цинк. Водата на пареата и цинкот излегуваат како гас", вели Шулте. Она што останува е типично вкрстената и цевчеста структура на јаглерод. Младиот научник од Тухх, Мекленбург: "Колку побрзо го извадиме цинкот во нашиот процес, толку по дупките се wallsидовите на цевките и материјалот станува полесен. Има уште многу слободен простор". И неговиот колега Шухард од Кил додава: „Убаво е што можеме специјално да влијаеме на својствата на аерогитот: Постојано го координираме обликот на шаблонот тука во Кил и процесот на таложење во Хамбург“.
Благодарение на посебните материјални својства на аерогитот, тој може идеално да се прилагоди, на пример, во Li-ion батерии. Ова значи дека треба да се користи само минимална количина на електролит на батеријата, што треба да доведе до важно намалување на тежината на батериите. Авторите веќе ја наведоа оваа употреба во неодамна објавената публикација. Овие помали батерии можат да се користат во електрични автомобили или електронски велосипеди. Материјалот на тој начин, меѓу другото, придонесува за развој на еколошки превозни средства.
Научниците гледаат понатамошни примени во правење на непроводни пластични електрични спроводливи со помош на аерогит, без тие да добиваат на тежина. На овој начин, може да се избегнат статички полнења кои се познати од секојдневниот живот.
Бројот на дополнителни апликации за она што е моментално најлесниот материјал во светот е ограничен само од имагинацијата на научниците. Веднаш штом аерографитот стана познат, идеите беа пенливи меѓу колегите од различни оддели. Се разгледува употребата во авијацијата и сателитската електроника, бидејќи тие мора да можат да издржат особено големи вибрации. Материјалот исто така има голем потенцијал во прочистување на водата. Како сорбент за постојаните загадувачи на вода, тој може електрохемиски да оксидира, т.е да се распаѓа и на тој начин да ги деградира. Предностите на аерогитот, механичката стабилност, електричната спроводливост и големата површина би влегле во игра. Овие придобивки се корисни и при потенцијалното чистење на надворешниот воздух за инкубатори или вентилатори.
Основно истражување во моментов сè уште се спроведува. Може да потрае уште десет до 30 години пред да можат да се користат во индустриското производство.
Повеќе информации на:
Оригинална публикација: „Аерографт: Ултра лесен, флексибилен наноallид, материјал од јаглероден микротур со извонредна механичка изведба“; ДОИ: 10.1002/адма.201200491 година
Илустрации и друг материјал се достапни за преземање:
Наслов: Илустрацијата покажува дел од електронски микроскоп од најлесниот материјал во светот: аерогит. Отворените јаглеродни цевки формираат фина мрежа и на тој начин овозможуваат мала густина до 0,2 милиграми на кубен сантиметар.
Наслов: Во реакторот на температура над 760 степени Целзиусови, излегува гасен цинк и водена пареа. На сликата: Цинк оксид сè уште може да се види во темните области. Она што останува е графичката обвивка (светлосни области).
Наслов: За време на процесот на создавање, таканаречениот жртвуван образец, кристалниот оксид на цинк (тука светло бело), се распаѓа од водород. Бегство од водена пареа и цинк. Остануваат цевките на аерогитот.
Наслов: Тетраподите на цинк оксид ја формираат идеалната основа за робустен материјал аерогенит.
Наслов: Скоро готовиот аерогит: Фасцинантни структури со неверојатен потенцијал, на пример во производството на батерии.
Наслов: Аерогратитот е водоотпорен, црн од црниот (во моментов се испитува) и е електрично спроводлив.
Наслов: Аерогратитот може да се компресира до 95 проценти и повторно да се распадне. За разлика од другите материјали, ова дури го прави сè поригиден (со дијаметар девет милиметри).
Наслов: Многу малите маси на аерографитот овозможуваат многу брзи промени на насоката. Прво станува, па скока врз пластичната шипка и потоа се враќа на масата: вака Аерографит го зема полнењето од прачката и го пренесува на масата.
Повеќе фотографии од презентацијата на аерографитот ќе бидат достапни по прес-конференцијата.