Перейти в начало сайта Перейти в начало сайта
Электронная библиотека «Наука и техника»
n-t.ru: Наука и техника
Начало сайта / Новости науки и техники / Архив выпусков 2004 года
Начало сайта / Новости науки и техники / Архив выпусков 2004 года

Научные статьи

Физика звёзд

Физика микромира

Научно-популярные статьи

Журналы

Природа

Наука и жизнь

Природа и люди

Техника – молодёжи

Нобелевские лауреаты

Премия по физике

Премия по химии

Премия по литературе

Премия по медицине

Премия по экономике

Премия мира

Книги

Архимед

Как люди научились летать

Культура. Техника. Образование

Популярная информатика

Среди запахов и звуков

Часы. От гномона до атомных часов

Издания НиТ

Батарейки и аккумуляторы

Охранные системы

Источники энергии

Свет и тепло

Препринт

Наука сегодня

Научные гипотезы

Теория относительности

История науки

Научные развлечения

Техника сегодня

История техники

Измерения в технике

Источники энергии

Наука и религия

Мир, в котором мы живём

Лит. творчество ученых

Человек и общество

Образование

Разное

Российские химики открыли необычайное вещество


Перехитрить природу с пользой для человека вновь удалось российским ученым. Сотрудники Московского государственного института стали и сплавов (МИСиС) не только синтезировали вещество, которое по всем законам и существовать-то не имеет права, но и придумали, как его употребить с пользой для дела. Это так называемые квазикристаллы на основе алюминия, железа и меди, атомы которых в периодичную кристаллическую решетку в рамках классической науки объединить невозможно. Чтобы сделать это «чудо природы», авторам пришлось применить экстремальные условия – долго и упорно колотить исходные металлы тяжелыми шарами в специальных мельницах. А понадобиться такие «кристаллы» могут при создании композиционных материалов с уникальными свойствами – например, особо устойчивых к трению резин. Проект поддержали Российский фонд фундаментальных исследований и Фонд содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере.

– Понятие квазикристаллов – сравнительно новое, – говорит руководитель проекта профессор Сергей Калошкин. Придумали его лет 20 назад, чтобы объяснить странную рентгенограмму особого образца – стремительно охлажденного расплава на основе алюминия и марганца. На рентгенограмме были хорошо видны отчетливые светлые пятна – безусловные признаки того, что атомы расположены строго упорядоченно по всему образцу. Но обычная кристаллическая решетка такой картины дать не могла, и в рамках классической кристаллохимии такие рефлексы описать не удавалось.

В конце концов оказалось, что в необычном соединении атомы действительно расположены в строгом порядке. Только порядок этот особенный. Обычный кристалл весь состоит из одинаковых, так называемых элементарных ячеек. Из них, как из строительных блоков, можно построить всю структуру – для этого достаточно перемещать их на определенное расстояние. А в квазикристалле нет такого понятия, как «элементарная ячейка»: хотя в нем атомы тоже расположены в строгом порядке, мысленно перемещая группу атомов на одно и то же расстояние, никогда не попадешь на точно такую же группу. Простейший пример такого порядка – геометрическая прогрессия. Вроде порядок в расположении точек на прямой есть, а вот повторяемости нет – расстояние между точками все время растет.

Позднее выяснилось, что получать квазикристаллы можно из разных элементов, но это всегда очень сложно – например, нужно распылять расплав потоком инертного газа или разливать расплав на быстро вращающийся диск. Ведь это всегда, образно говоря, игра против правил, и приемы приходится использовать неминуемо экстремальные – иначе встать «неправильно» атомы не заставишь.

Однако эта игра стоит свеч. Потому что у новых соединений и свойства необычные. Похожие одновременно и на металлы, и на керамику, с одной стороны, они исключительно твердые – тверже самых твердых легированных сталей, почти как алмаз. А с другой – у них очень низкий коэффициент трения, чуть больше, чем у сверхскользкого фторопласта, и гораздо меньше, чем у любого металла. И химическая стойкость у них тоже очень высока – почти как у керамики.

Именно такие необычные вещества и научились получать металловеды из МИСиСа. Причем метод, разработанный учеными под руководством С.Д. Калошкина, на фоне традиционной экзотики привлекает в первую очередь замечательной простотой, а, следовательно – сравнительной дешевизной.

Дело в том, что свои квазикристаллические сплавы авторы предлагают получать методом так называемого механо-химического синтеза. Проще говоря – в специальных мельницах, в которых порошки исходных металлов дробят с такой силой и до тех пор, пока металлы не перемешаются на атомарном уровне и не получится сплав. А чтобы закрепить успех, полученный порошок нужно еще отжечь – прогреть некоторое время при высокой температуре. Так и получается сплав, обладающий структурой и свойствами квазикристалла.

Пока ученые разработали методики, с помощью которых можно получать два вида квазикристаллических сплавов, исследовали их состав и свойства. В состав обоих входят медь и алюминий, но в одном есть еще железо, а в другом – хром.

Разумеется, получают эти уникальные соединения химики не только из любви к науке. Ведь такие порошки – это исключительно перспективные наполнители для различных резиновых и пластиковых уплотнителей. А чтобы композиционные материалы на основе эластичной матрицы и твердых и скользких частиц наполнителей не расслаивались под нагрузкой, авторы предлагают увеличить их сцепление с матрицей. Для этого авторы совместно с коллегами из НПП «РЕАМ-РТИ» тоже разработали методику и тоже оригинальную. В результате такой обработки на поверхности частиц появляются микродефекты, и их сцепление с матрицей улучшается. А значит, и весь материал будет служить дольше и сможет выдержать более серьезные нагрузки. Износостойкость при этом может увеличиться в десятки раз.

 

Дата публикации:

10 марта 2004 года

Электронная версия:

© НиТ. Новости науки и техники, 2002

В начало сайта | Книги | Статьи | Журналы | Нобелевские лауреаты | Издания НиТ | Подписка
Карта сайта | Cовместные проекты | Журнал «Сумбур» | Игумен Валериан | Техническая библиотека
© МОО «Наука и техника», 1997...2016
Об организацииАудиторияСвязаться с намиРазместить рекламуПравовая информация
Яндекс цитирования
Яндекс.Метрика