Достижения материаловедения

Инновационные материалы во многом определяют перспективы промышленного производства завтрашнего дня. В этом обзоре мы собрали все новости о современных методах создания материалов, рециклинге, о бережном отношении к ресурсам.

Ускользать, как кальмары

Создан меняющий цвет гибкий камуфляж.

Команда профессионалов из Ратгерского университета (США) создала эластичный полимер, способный менять окраску. Свежий номер «Популярной механики» сообщил о получении такого компаунда, который можно применять в 3D-печати.

При разработке новинки учёные вдохновлялись каракатицами, осьминогами и другими головоногими, обладающими непостоянством окраса. Предполагается, что материал можно будет использовать в военной отрасли. Также ожидается, что получится реализовать эту инновацию в оптических контактных линзах.

Согласно исследованию, опубликованному в журнале ACS Applied Materials & Interfaces, коллективом разработчиков сконструирован гидрогель с чувствительностью к смене освещенности и яркости. Наноматериал можно применить для печати на 3D-принтере.

Благодаря светочувствительным наноматериалам умный гель работает, как искусственная мышца, которая сокращается в ответ на изменение света. Он реагирует, быстро изменяя цвет и насыщенность, превращаясь в маскирующую ткань.

Сообщается, что группа специалистов нашла подобные органоиды в природных структурах и смогла скопировать их свойства. «Электронные дисплеи повсюду, они становятся тоньше, больше, ярче, но, несмотря на значительные достижения, они основаны на жестких матрицах, ограничивающих формы, которые они могут принимать, и то, как они взаимодействуют с поверхностями. Наша работа формирует прорывной инженерный подход с использованием камуфляжа, который можно добавить к фотополимерам и сделать мягкие красочные экраны, как сенсоры, откликающиеся на перемену условий», – пишут исследователи.

В настоящее время рассматриваются способы повысить скорость срабатывания и формируются приемы индустриального изготовления.

Полиэтиленовая броня

На смену боевой экипировке «Ратник» корпорация Ростех подготовила новый высокотехнологичный «защитный кокон» под названием «Сотник». Сообщается, что для новинки применены упрочняющие элементы из сверхвысокомолекулярного полиэтилена.

Сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ) – конструкционный термопластичный полимер, пригодный для работы в экстремальных условиях эксплуатации. Синоним: ПЭ с высоким модулем упругости.

Сверхвысокая масса молекул определяет уникальные характеристики. При изготовлении ткани волокна полимера накладываются под разными углами, что позволяет получать структуры с заданными свойствами.

В мире СВМПЭ нашел применение для производства эндопротезов, спортивного снаряжения (например, для фехтования), для создания особо прочных деталей в авиации и судостроении, в оболочках подводных кабелей, а также используется для рабочих перчаток, устойчивых к проколу и порезу.

Облачение воина будущего «Сотник», производимое в России, за счет спецматериалов будет весить рекордно мало, но при этом получит опцию подгонки по анатомическим особенностям каждого бойца. При этом уровень защиты превзойдет все применяемые типы бронежилетов.

Также рассматривается включение в состав амуниции активного титанового экзоскелета, который будет оснащен мини-электродвигателями.

Последнее позволит на практике чувствовать себя свободнее и взять дополнительный вес, необходимый для выполнения спецмиссий.

Согласно планам, комплект третьего поколения «Сотник» массово будет выпущен уже в 2025 году.

Новости рециклинга: в России начнут выпускать посуду изо льна и соломы

Алексинский химкомбинат в Тульской области выпустит экологичную биоразлагаемую упаковку, сделанную из целлюлозосодержащих отходов.

Как пишет ТАСС, выпуск планируют освоить до 2024 года. Журналистам пояснили, что комбинат входит в Научно-образовательный центр (НОЦ) «ТулаТех», работающий по проблематике экологии и биотехнологии. Один из проектов направления – производство биоразлагаемых изделий из отходов переработки льна, соломы.

Такая экопосуда будет безопасна для человека, уточнили в НОЦ, она легко компостируется, превращаясь в нейтральный плодородный перегной. Предметы универсальны: в них можно разогревать еду в СВЧ-печи, кроме того, данный материал прекрасно переносит низкие температуры, следовательно, подходит для хранения продуктов в морозильной камере.

В этом сообщении речь идет о новой технологии, которая позволяет получать безвредную посуду. Но если смотреть шире, может ли этим способом выпускаться ассортимент комплектующих для средств индивидуальной защиты?

Потенциально может, например, для разработки кофров, упаковочных контейнеров, вешалок. С определенной доработкой – для фурнитуры одежды, элементов обуви, респираторов, корпусов наушников и т.п.

Кожзаменитель из возобновляемых ресурсов

Вьетнам – аграрная страна с развитой культурой выращивания морепродуктов, также обладающая плантациями кофе. Именно эти обстоятельства побудили вьетнамского дизайнера и предпринимателя Уйен Трана задуматься о создании новых материалов из специфических отходов. Он придумал кожзаменитель из хитиновых панцирей и кофейной гущи!

Инновационный продукт Tômtex помогает переработать пищевые отходы и создать альтернативу натуральной коже.

Для получения этого материала используются преимущественно панцири креветок (вьет. tôm), а также других ракообразных, которые употребляются в пищу, рыбья чешуя и богатая целлюлозой и азотными соединениями кофейная заварка.

Получается биополимер на основе хитина, извлекаемого из шелухи, – прочный и эластичный, как кожа, но достаточно гибкий и мягкий, чтобы его можно было прошить на швейной машинке, а при изготовлении придать поверхности любую фактуру.

По мнению создателя, Tômtex позволяет решить сразу две проблемы – предоставить экологичную альтернативу натуральной коже (не убивая животных, не нанося ущерб окружающей среде на этапе производства и утилизации) и продуктивно утилизировать остатки пищевой промышленности. В мире в год образуется от 6 до 8 миллионов тонн мусора из панцирей раков, крабов и лобстеров.

Сейчас Уйен живет в Нью-Йорке, но сырье для экстракции из даров моря получает из Вьетнама, а кофейную гущу – из местных кофеен. Для окрашивания применяют только природные красители: тот же экстракт кофе, уголь, минеральные краски.

Из Tômtex Тран начал шить небольшие аксессуары, но надеется дополнить ассортимент сумками и обувью.

Шнурки и ленты BRM для передачи эмоций

Bally Ribbon Mills (BRM), лидер в области проектирования, разработки и производства узкоспециализированных инженерных тканых материалов с 95-летним опытом, анонсировала свою новейшую линейку особых текстильных изделий для повышения функциональности.

Отрабатывая задачи и запросы таких крупных потребителей, как НАСА, оборонные поставщики, а также непосредственно Министерство обороны, BRM разработала передовые конструкционные ремни, используемые в парашютах, страховочных ремнях, средствах индивидуальной защиты и химически стойких комбинезонах.

Предложены несколько наименований электронных лент и шнуров из термопластичных волокон с интегрированными микроэлектронными компонентами. Продукты обладают превосходными характеристиками: малым весом, высокой удельной прочностью, долговечностью, стабильностью, устойчивостью к истиранию.

Они применимы в качестве проводящих шин для сохранения энергии и автоматизации производства, сочетаются с большим количеством сенсоров и исполнительных устройств.

Тем самым обеспечивается возможность передачи данных (света, шума, вибрации, тепла). Уникальные проводящие волокна могут быть сплетены вместе с другими нитями и жилами, а также использоваться во встроенных датчиках как в носимых, так и в интегральных технологиях, включая интернет вещей.

Новые материалы востребованы в гибридных композитных конструкциях, их ждут во многих отраслях промышленности, включая аэрокосмическую/авиационную, автомобильную/транспортную, оборонную.

Эффект бабочки

Компания Teijin Fibers Limited из Японии недавно выпустила материал Morphotex®. Коллектив исследователей вдохновился хромогенным покрытием бабочек Morpho, обитающих вдоль Амазонки в Южной Америке. Кобальтово-синие крылья этих мотыльков, называемых «живыми драгоценностями», придают им яркий, насыщенный цвет, хотя и не имеют пигментации.

Teijin Fibers воссоздала этот эффект с помощью нанотехнологий, объединив в общей сложности 61 полиэфирное и нейлоновое волокно в матрице из чередующихся уровней. Контролируя толщину каждого слоя в диапазоне от 70 до 100 нанометров, можно воспроизводить четыре основных цвета (красный, зеленый, лазурный и фиолетовый). Несмотря на то, что для Morphotex® не используются красители или пигменты, благодаря уникальной структуре матрикса в зависимости от интенсивности и угла света показывается радуга цветов.

Поскольку в производстве нет процесса окрашивания, Morphotex экономит энергию и минимизирует промышленные отходы, по сравнению с обычными технологиями крашения.

Созданная учеными ткань преломляет свет, как крылья красавицы Morpho blue, полностью устраняя любую потребность в пигменте или красителях, что всегда было проблемой для дизайнеров, которые любят и хотят много колера. Весь цвет, видимый на поверхности, создается интенсивностью и углом преломления света.