НЕбританские ученые. Выпуск 3

 Красноярский физик…

// …в шутку облил себя жидким азотом

Красноярский физик и генеральный директор интерактивного музея науки «Ньютон-парк» Антон Шарыпов в шутку облил себя жидким азотом, пошутив, что сделал это просто так, потому что Ice Bucket Challenge «уже не в моде».

«Изучайте физику, химию, математику, и вы будете знать, где лежит граница между тем, что можно делать и что нельзя», — посоветовал Шарыпов перед тем, как вылить на себя ведро жидкого азота.

Температура азота была −196 градусов Цельсия. С мужчиной ничего не случилось благодаря эффекту Лейденфроста, при котором жидкость, вступающая в контакт с телом, значительно более горячим, чем точка кипения этой жидкости, создаёт изолирующий слой пара, который предохраняет её от быстрого выкипания.

По словам Шарыпова, в Красноярском крае всего два предприятия, где производят жидкий азот. Его получают из воздуха под очень высоким давлением. При резком расширении азот выпадает в  виде жидкости, которую затем набирают в бочки.

17  ноября британское издание Daily Mail разместило видео на своём сайте, снабдив его комментарием: «У жителей морозной России ощущения от ведра ледяной воды, вылитой на голову, примерно такие же, как если просто выйти на улицу в дождливый день. Поэтому неудивительно, что именно российский учёный устроил самое зрелищное обливание в рамках Ice bucket challenge — с использованием жидкости температурой −196 градусов Цельсия!». Однако, информацию британское издание сильно исказило, неправильно указав имя и должность учёного.

Эффект Лейденфроста можно наблюдать в домашних условиях: капли жидкости, попавшие на очень горячую сковороду, испаряются не сразу, а некоторое время крутятся на её поверхности благодаря тонкой прослойке из пара.

Источник: http://goo.gl/0s7Yzl

Robot-olen

Томские изобретатели…

// …создали говорящего робота-оленя

Ученые Юргинского технологического института (ЮТИ) Томского политеха создали простой и одновременно функциональный конструктор для создания роботов, который получил название Zizibot. По словам разработчиков, конструктор позволяет одновременно управлять 12 положениями робота, тогда как знаменитые конструкторы Lego Mindstorms только тремя. При этом стоимость конструкторского набора примерно в пять раз дешевле аналогов.

«У нас в ЮТИ есть секция робототехники «Лига роботов». Для занятий мы приобрели четыре набора Lego Mindstorms — это мировые лидеры в области конструкторов. Но их оказалось недостаточно: молодых робототехников было много, а наши возможности были ограничены, к тому же у собранных из Lego роботов ограниченный функционал и узкие рамки для творчества. И мы с коллегами решили сделать собственный конструктор. За основу взяли оргстекло и фанеру, а в качестве «начинки» — открытую платформу Arduino. Несмотря на такие простые детали, мы научили платформу управлять одновременно 12 степенями свободы роботов, и это не предел. — рассказывает один из разработчиков, доцент кафедры экономики и автоматизированных систем управления ЮТИ Михаил Момот.

И можно с уверенностью сказать, что полных аналогов нашему конструктору сейчас не существует»,

В институте уже разработали несколько оригинальных моделей — это робот-олень, собака, сварочный робот, борец сумо для спортивных соревнований роботов. Каждый из них решает свои задачи, и, например, робот-олень уже умеет самостоятельно обходить препятствия, ориентироваться в пространстве и разговаривать.

По его словам, роботов уже неоднократно отмечали медалями на федеральных выставках. Последняя из них — Robotics Expo-2015 в Москве.

(Ссылка на видео: https://goo.gl/y1HgZh)

«И все-таки наша главная задача — показать широчайшие возможности робототехники. Главное преимущество конструктора — это открытое пространство для фантазии, робота можно программировать и моделировать «как хочешь». Вместе с детьми мы в специальных программах делаем модели деталей для роботов, потом их выжигают из фанеры или печатают на 3D-принтере. И к моменту программирования перед ребенком не будет стоять жестких рамок, он сделает робота таким, как пожелает», — считает разработчик.

Сейчас с конструкторами политехников работают не только дети. Разработчиков просят сделать конструкторы и для взрослых, которые хотят попробовать себя в техническом творчестве.

Еще одно преимущество конструктора политехников — это его невысокая стоимость.

«Если зарубежный конструктор с похожими функциями стоит порядка 200 тысяч рублей в зависимости от комплектации, то наш, стоит около трех тысяч», — добавляет Михаил Момот.

Источник: http://news.tpu.ru/news/2015/12/12/24447/

Attachment

Московские учёные…

// …научились выращивать крупные алмазы и окрашивать их

Пока интернет гудел о якобы рассекреченном месторождении импактных алмазов в Сибири, были обнаружены россыпи кристаллов в самом центре Москвы, вблизи ЦПКиО им. Горького – в НИТУ «МИСиС». Конечно, речь идёт об искусственных алмазах.

Как укрепить алмаз?

Синтетические алмазы в лаборатории сверхтвёрдых материалов получают при давлении 90–100 тысяч атмосфер и температуре 1,5 тысячи градусов Цельсия. Сырьём служит искусственный графит отечественного производства. Превращению графита в алмаз способствует металл-катализатор: никель либо сплавы на его основе. При плавлении он способствует фазовому переходу графит–алмаз и скрепляет алмазные зёрна, образуя искусственный поликристалл. Его получение занимает около минуты, а сам процесс фазового перехода, перестройки кристаллической решётки, идёт всего несколько секунд.

За рубежом алмазные поликристаллические материалы получают в США, Ирландии, Японии, Южной Корее и Китае, но лишь российская продукция обладает экстремально высокой стойкостью к износу (абразивная способность может превышать 20 см3/мг). Секрет – в технологии нанодисперсного модифицирования. Её в лаборатории начали разрабатывать ещё в 80-е годы. Суть в том, чтобы упрочнить металл-катализатор нанодисперсными добавками, например нитридом титана или оксидом алюминия, а также измельчить алмазное зерно. Одно из ключевых условий для добавок – высокая термостойкость, позволяющая не растворяться в расплавленном катализаторе, а равномерно распределяться в нём.

Строго говоря, алмазный поликристалл – это композиционный материал. Каркас из алмазных зёрен скрепляется металлической или керамической связкой. И дисперсное упрочнение связки позволяет увеличить абразивную способность композита в целом.

Продукция лаборатории

Разработкой и производством поликристаллов лаборатория не ограничивается. (На фото — поликристалл и монокристалл)

– Мы поставляем поликристаллические алмазы в качестве сырья Томилинскому и Рославльскому заводам алмазных инструментов. Но это лишь 1–3% наших хоздоговоров в денежном выражении. Многие виды алмазного инструмента мы изготавливаем на вузовском оборудовании сами. Это правящие резцы, резцовые вставки, выглаживатели, опоры, расточные резцы, различные виды алмазных свёрл. Области применения алмазного инструмента очень широки. Наши заказчики – машиностроители, строители, производители спецтехники. Например, ЗАО «Карбонадо» покупает опоры и выглаживатели, Уралмаш и Уфимский авиационный завод – резцы для правки абразивных кругов, – рассказывает завлаб Николай Полушин. – У нас несколько крупных региональных дилеров. Они распространяют наши инструменты в своём регионе. Для нас такая форма работы очень удобна: посредники лучше знают потребности предприятий и самостоятельно решают проблемы с эксплуатацией на местах.

Кроме того, лаборатория выпускает алмазные струеформирующие сопла – около пяти тысяч штук в год. Они представляют собой цилиндры размером всего несколько миллиметров с отверстием в доли миллиметра, однако способны выдерживать давление воды и газа, вылетающих с гигантской скоростью.

– В газоструйных установках скорости подачи газа-носителя изначально были сверхзвуковыми. Традиционно для изготовления сопел применялись твёрдые сплавы, сапфир, корунд. Их износ был очень высоким. Наши алмазные сопла имеют стойкость на порядок выше. Поэтому мы сразу заняли на рынке доминирующее положение, – комментирует Николай Полушин. – В гидроструйной технике ситуация иная. Там давления, а значит и скорости, значительно ниже. Пока рабочее давление воды – от десятка до тысячи атмосфер. Однако верхняя планка постоянно растёт. Как только основные производители оборудования перейдут на давления свыше двух тысяч атмосфер, использовать алмазные сопла станет экономически выгодно.

Пёстрые камушки

Ещё один профиль деятельности лаборатории – окраска природных алмазов с лёгким коричневатым оттенком, позволяющая увеличить их стоимость примерно на 30%.

В природе цветные алмазы встречаются редко: розовые кристаллы находят в соотношении 1 на 10 тысяч, голубые – 1 на 100 тысяч. Неудивительно, что цены на них достигают заоблачных высот. Несколько лет назад природный голубой бриллиант в 2 карата на аукционе в Юго-Восточной Азии был продан за 10 миллионов долларов.

Изменить цвет кристалла можно, повлияв на расположение примесных атомов и дефектов в его структуре. Оттенки голубого цвета получаются за счёт внедрения в кристаллическую решётку алмаза атомов водорода. Кристаллы алмаза нагреваются в камере высокого давления в окружении гидрида металла. Гидрид разлагается, образуется атомарный водород, который проникает в структуру алмаза. Чем больше концентрация водорода, тем выше интенсивность голубого цвета.

Красные или розовые кристаллы можно получить, если воздействовать на примесные атомы азота. Азот – нередкая примесь природных алмазов. За счёт изменения конфигурации атомов азота в решётке алмаза и создания определённой концентрации вакансий («дырок» в решётке алмаза) можно получить «парный дефект» – примесный атом азота и вакансия, который и даёт различные оттенки красного цвета.

Камни для окрашивания лаборатория получает из Бельгии.

Attachment2

– Я нашёл компанию в Антверпене, заинтересованную в изменении цвета природных алмазов. Они поставили нам примерно триста недорогих светло-коричневых кристалликов по 0,1 карата – такой размер называется «пойнт». На этой партии мы отработали режимы и продемонстрировали доступный нам диапазон цветов. Для коммерческих целей будем использовать алмазы покрупнее, от полукарата и выше, – говорит Николай Полушин. – Сейчас наши бельгийские партнёры проводят маркетинговое исследование, чтобы определиться с наиболее «товарными» цветами. Больше всего ценится голубой. Однако получить его можно не из каждого алмаза. Нужно, чтобы в природном кристалле атомов азота было не больше 10 штук на миллион атомов углерода. Такого сырья очень мало. С розовым полегче, требования – до 100 штук атомов азота на миллион атомов углерода. Такие алмазы составляют примерно 3–5% добычи.

От науки к практике

Могли бы сотрудники лаборатории наладить бизнес независимо от вуза? Николай Полушин даёт отрицательный ответ:

– Мы кровь от крови, плоть от плоти университетские люди. Ни на одном предприятии алмазной отрасли у нас в стране не найдёшь исследовательского оборудования такого качества, как в нашей лаборатории. Конечно, в этом есть огромная заслуга нашего бывшего ректора Дмитрия Ливанова, ныне министра образования и науки. Он просто настаивал, чтобы старьё выбрасывали вон и покупали всё самое передовое. А самое главное – в рамках программы развития НИТУ «МИСиС» он обеспечил это требование финансовыми ресурсами.

Раньше установкам в лаборатории было лет по тридцать. Теперь тут современное оборудование, отечественное и зарубежное. Есть все возможности для высокотемпературной рентгенографии и инфракрасной Фурье-спектроскопии. Лазерные и электроэрозионные установки с компьютерным управлением позволяют «кроить» алмазы и делать из них заготовки практически любой конфигурации.

Путь от фундаментальных исследований к предпринимательству соответствовал общей логике развития страны. После распада СССР господдержка науки свелась к величине, близкой к нулю. Но костяк лаборатории решил не покидать вуза, полагая, что квалифицированные специалисты в силах прожить за счёт собственных знаний и талантов.

От чисто исследовательских вопросов синтеза алмазов и кубического нитрида бора лаборатория перешла к разработке и изготовлению новых видов инструментов, поиску партнёров и конкретных потребителей, самостоятельно занялась рекламой и маркетингом. Пришлось радикально менять структуру лаборатории. При этом от фундаментальных и прикладных разработок не отказалась. Просто ставится задача, чтобы их результатом была продукция, за которую готовы платить. Это может быть технология, патент, ноу-хау, готовый материал или инструмент.

Кстати, в этом году будет уже три года как МИСиС первым в стране, открыл у себя полноценное направление подготовки бакалавров по специальности «Наноматериалы».

Источник: http://goo.gl/9atHr1

Serg8888 для TOPRU

Настоящий материал самостоятельно опубликован в нашем сообществе пользователем Serg8888 на основании действующей редакции Пользовательского Соглашения. Если вы считаете, что такая публикация нарушает ваши авторские и/или смежные права, вам необходимо сообщить об этом администрации сайта на EMAIL abuse@proru.org с указанием адреса (URL) страницы, содержащей спорный материал. Нарушение будет в кратчайшие сроки устранено, виновные наказаны.

Читайте также:

Комментарии о материале (сверху свежие):
  1. FLY_Slim Jr. (2016-01-09 14:19:50)
    Про камни норм. Остальное так себе достижения
  2. woodlion (2016-01-09 15:51:36)
    Как я понял после 3 статьи, в Сибири народ занимается наукой, а в Москве дорогущее оборудование для получения бабла используют :)
  3. inegrek (2016-01-09 16:45:39)
    ... это вам не наноЧубайс , здесь работу работать надо ...
  4. Marquis de Grisver (2016-01-09 17:40:59)
    бриллиантики) мне бы горсть, потолок украсить...
  5. FLY_Slim Jr. (2016-01-09 17:44:47)
    женщина чтоль?!
  6. zhevak (2016-01-09 17:48:08)
    журнализды, такие журнализды... "... два предприятия, где производят жидкий азот. Его получают из воздуха под очень высоким давлением. При резком расширении азот выпадает в виде жидкости, которую затем набирают в бочки." Вятский квас отдыхает.
  7. T 100 (2016-01-09 18:44:51)
    Хорошо, что на Руси есть не только пгавозащёчники-либегасты но и нормальные Небританские учёные! :-)
  8. LarLeS (2016-01-09 19:27:03)
    да. читая новости науки, сложилось такое же мнение.
  9. Serg8888 (2016-01-09 19:46:49)
    В 2011 году выручка Роснано и всех остальных нанопроизводителей составила 0.27% ВВП РФ, то в 2015 - 1.47% ВВП РФ. Рост более чем в 5 раз за пять лет! Опс... для всех нанокритиков!
Чтобы писать свои комментарии - надо залогиниться на сайте. Тогда и вид комментариев станет более красивым.