Необычные сплавы металлов: Топ металлов будущего / Новости общества Красноярска и Красноярского края / Newslab.Ru

alexxlab | 06.03.2023 | 0 | Разное

Топ металлов будущего / Новости общества Красноярска и Красноярского края / Newslab.Ru

Развитие многих важных отраслей непосредственно связано с металлургией. Трудно представить авиацию без «крылатого металла» — алюминия, космонавтику без титана, а  атомную энергетику без урана. Newslab.ru составил топ металлов будущего и узнал, из каких материалов в XXI веке будут строить самолеты и делать медицинские протезы.

13.04.2016

Microlattice — никелевая «кость»

Американские ученые по заказу авиаконцерна Boeing создали новый сверхлегкий металлический материал. Он получил название Microlattice (ultralight metallic microlattice) — ультралегкая металлическая губка. Материал этот, в прямом смысле слова, невесомый: если положить его на одуванчик, то цветок останется невредим. Однако при всей кажущейся хрупкости Microlattice может выдерживать огромные по сравнению со своим весом нагрузки. Причина в его необычном строении — на 99,99% материал полый, и, по сути, состоит из воздуха, что напоминает строение другого прочного «материала» — человеческой кости.

Основа Microlattice — это переплетенные между собой трубки, их толщина в тысячу раз меньше толщины человеческого волоса. При этом и сами трубки изнутри полые. Первые образцы нового материала были сделаны из сплава фосфора и никеля, нанесенного на полимерную губчатую основу. Возможности применения Microlattice практически безграничны. В частности, появление материала было на «ура» встречено авиационной промышленностью, ведь изготовленные из ультралегкого материала компоненты самолета сократят общую массу лайнера, что поможет существенно сэкономить на топливе.

Microlattice — как это сделано?

Видео: youtube.com/user/SciNewsRo

Гибкая и легкая сталь

В последние десятилетия сталь как материал для производства стремительно теряла популярность. И это не удивительно, сталь — материал прочный, но при этом очень тяжелый, именно поэтому ее не используют, например, в авиастроении. На первый взгляд решить эту проблему несложно: можно добавить в сплав более легкий алюминий. Эксперименты показали: это и в самом деле значительно уменьшает массу стального сплава, однако материал получается очень хрупким. Такой металл нельзя согнуть — в какой-то момент он просто ломается.

Материалы по теме

Топ разработок красноярских айтишников

Материал для суперкомпьютера, «интеллектуальные помощники» и дополненная реальность

Над решением этой задачи еще с 70-х годов прошлого века бились ученые по всему миру. Сравнительно недавно хорошие новости пришли из Южной Кореи, где был получен новый стальной сплав — легкий и в то же время прочный. Для этого ученые воздействовали на структуру сплава алюминия-стали на наноуровне, а также добавили в него немного никеля. Не приходится сомневаться, что вскоре эта разработка получит повсеместное применение, ведь новый сплав обладает тем же коэффициентом удельной прочности, что и титан, но при этом стоит в десять раз дешевле.

Пластмассовый металл

Материал, соединяющий в себе податливость пластмассы и прочность металла, был создан в Йельском университете. Он получил название BMG (от bulk metallic glasses). Уникальность разработки в том, что при низких температурах и давлении материал подобно пластмассе смягчается, а также способен переходить в текучее состояние.

Такими свойствами BMG обладает благодаря своей структуре: ее основу составляют так называемые «аморфные металлические стекла». Это сплав по своим свойствам похожий на обычный металл, но при этом способный принимать различные формы, как пластик. Именно это сочетание качеств делает BMG одним из лучших материалов для создания миниатюрных и сложных по форме предметов и устройств, таких как медицинские импланты или элементы микроэлектроники.

Гидрофобный металл

Гидрофобные — отталкивающие воду материалы — сегодня не редкость. Однако все они по своей прочности вряд ли сравнятся с разработкой ученых из университета Рочестера. Им удалось создать гидрофобный металл. Для этого поверхность металла была обработана специальным лазером. Тончайшая гравировка придала материалу новые свойства: он, в буквальном смысле слова, отталкивает капли воды как резиновые мячики.

Сфер, где может пригодиться подобный материал, очень много. Это и самолетостроение — гидрофобный металл предотвратит обледенение воздушного судна, и кораблестроение — корпуса лайнеров будут менее подвержены коррозии.

Сплав магния и наночастиц для сверхлегких самолетов

Разработанный на основе магния и кремния металл взял лучшие свойства от своих «родителей»: плотность и легкость — от магния, твердость — от кремния. Совместить эти качества в одном материале удалось благодаря особой технологии производства — карбидокремниевые наночастицы не смешиваются с магнием, а распыляются в него. Именно поэтому готовый металл прочный и пластичный, но одновременно устойчив к воздействию высоких температур.

Исследователи рассчитывают, что их изобретение найдет применение в самолето- и автомобилестроении, также материал планируют использовать в производстве медтехники и электроники.

Так выглядит поверхность нового металла под микроскопом.

Металл для Росомахи

Новый металлический сплав с рекордно высокой температурой плавления — 4126 градусов Цельсия, это две третьих температуры поверхности Солнца, разрабатывают американские ученые.

Материалы по теме

Топ школ Красноярска для будущих медиков и биотехнологов

Как дать ребенку старт в перспективной профессии

Фильм: «Люди Икс: Дни минувшего будущего»

Мутанты возвращаются!

Пока материал получен только с помощью компьютерного моделирования. В его состав вошли гафний, углерод и азот. Следующим шагом в исследованиях станет синтез материала и испытания его свойств в лаборатории.

По расчетам ученых, новый металл станет самым прочным из ныне известных. У него пока нет названия, но разработку уже успели окрестить «адамантием». Так назывался вымышленный сверхпрочный металл, из которого были сделаны когти Росомахи — одного из героев фильма «Люди Икс». В качестве основной сферы применения нового суперметалла, в первую очередь, рассматривается космическая отрасль.

Наталья Мороз, интернет-газета Newslab.ru

Ссылки по теме:

Поделиться 12

0 Обсудить на форуме

Инновации и наука Профессия будущего

40 интересных фактов о металлах

Большинство элементов в периодической таблице это металлы, плюс есть многочисленные сплавы, состоящие из смесей металлов. Итак, неплохо было бы узнать, что такое металлы и кое-что о них. Вот 40 интересных и полезных фактов об этих важных материалах:

Самый чистый металл – Германий

Германий, очищенный по технологии зонального синтеза с чистотой “тринадцать девять” (99,999999999%).

Самый распространенный металл – Алюминий

Около 8 процентов земной коры состоит из Алюминия. Соединения алюминия встречаются по всему миру. Обычная почва также содержит много алюминатов.

Хотите больше узнать про алюминий? Тогда мы советуем прочитать в нашем блоге статью: «‎Как обрабатывать алюминий: Все, что вам нужно знать!»‎‎.

Трехводный боксит представляет собой минерал гидроксида алюминия и является основным компонентом в месторождении бокситов.

Самый редкий металл – Полоний

Очень небольшое количество в коре.

Самый легкий металл – Литий

В два раза меньше веса воды, он может плавать не только на воде, но и в керосине.

Первой найденной литиевой рудой был пертит.

Самый тугоплавкий металл – Вольфрам

Температура плавления составляет 3410 ℃, температура кипения – 5700 ℃. Вольфрам используется в лампах накаливания. При включенной лампе, температура накала нити выше 3000 ℃, только вольфрам может выдержать такую высокую температуру. Китай является крупнейшей в мире страной по хранению вольфрама, в основном шеелита и вольфрамита.

Шеелит

Металл с самой низкой температурой плавления – Ртуть

Киноварь является основным минеральным сырьем для рафинирования ртути. Кристалл может быть использован в качестве важного материала для лазерной технологии.

Самый производимый металл – железо

Железо является металлом с самым высоким годовым объемом производства. В 2017 году мировое производство нерафинированной стали достигло 1,6912 млрд тонн. Железо также является вторым по распространенности металлическим элементом в земной коре.

Гематит широко распространен в природе, является важным сырьем для получения железа, а также может использоваться в качестве красного пигмента.

Металл, который лучше всего поглощают газ – Палладий

Один объем металлического палладия при комнатной температуре может поглотить 900-2 800 объемов водорода.

Платино-палладиевый рудник

Самый податливый металл – Золото

1 грамм золота может быть вытянут в нить длиной 4000 метров; если сплющивать золото, то толщина может достигать 5x10e-4 мм.

Самый ковкий металл – Платина

Диаметр самой тонкой платиновой проволоки составляет всего 1/5000 мм.

Самородная платина

Самый проводящий металл – Серебро

Серебро в 59 раз более электропроводна, чем ртуть

Самородное серебро

Самые распространенный металл в организме человека – Кальций

Кальций является самым распространенным металлическим элементом в организме человека, составляя примерно 1,4% человеческого тела.

Основной состав доломита – CaMg(CO3)2

Переходный металл высшего класса – Скандий

Порошок скандия является легковоспламеняющимся веществом. Есть предположения, что скандий будет основой нового ракетного топлива, которое сможет обеспечить передвижение кораблей между планетами.

Самый дорогой металл – Калифорний

В 1975 году считалось, что в мире всего около грамма калифорния, а грамм стоил около 1 миллиарда долларов.

Самый простой в использовании сверхпроводящий элемент – Ниобий

Когда он охлаждается до температуры -263,9℃, он превращается в сверхпроводник, который практически не имеет сопротивления.

Pyrochlore. A mineral containing niobium

Самый тяжелый металл – Осмий

Иридий весит 22,59 грамма на кубический сантиметр, его плотность примерно в два раза выше свинца и в три раза выше железа.

Наименее твердый металл – Натрий

Натрий: имеет твердость по шкале Мооса 0,4 и может быть разрезан ножом при комнатной температуре.

Sodium chloride

Самый твердый металл – Хром

Хром (Cr), известный как “твердая кость”, – это серебристо-белый металл, чрезвычайно твердый и хрупкий. По шкале Мооса – 9, уступает только алмазам.

Хромово-свинцовая руда является первым искусственным минералом, который был открыт.

Самый ранний из используемых металлов – Медь

Согласно исследованиям, история самых ранних бронзовых изделий Китая насчитывает более 4000 лет.

Chalcopyrite. Chinese Shang Dynasty already used chalcopyrite to refine copper

Металл с наибольшим количеством жидкости – Галлий

Его температура плавления составляет 29,78 ℃, температура кипения – 2205 ℃.

Галлий является побочным продуктом промышленной переработки сфалерита, пирита, бокситов и германия. На рисунке изображен чистый галлий.

Металл, который с наибольшей вероятностью создаст электрический ток при воздействии света – Цезий

Его основное применение – производство различных фотоэлементов.

Цезиевый цеолит, ранее известный как креманит

Самый активный элемент щелочноземельных металлов – Барий

Химическая активность бария очень велика, он является самым активным среди щелочноземельных металлов. Он был введен в качестве металлического элемента в 1808 году.

Наиболее распространенным минералом в природе является барит.

Металл, который больше всех боится холода – Олово

Когда температура ниже 13,2 ℃, олово начинает разрушаться; когда температура ниже -30 ~ -40 ℃, оно немедленно превращается в порошок, это явление часто называют “оловянной чумой”.

“Оловянная чума”

Наиболее токсичный металл для человека – Плутоний

Он в 486 миллионов раз смертоноснее мышьяка и является самым мощным канцерогеном, а 1х10-6 граммов плутония способны вызвать рак.

Самый крупный самородок золота

Находка была сделана 19 октября 1872 года на золотом руднике “Звезда надежды” в районе Хиллендер в Австралии, вес находки 214,3 килограмма.

Самое большое природное золото было сфотографировано вместе с его первооткрывателем в 1872 году.

Самое крупное натуральное серебро

Найденный в мексиканском регионе Сонора, самородок из натурального серебра весил 1026,5 килограмма.

Самородное серебро

Крупнейший самородок меди

Весом 26 тонн, он был обнаружен в 1977 году на шахте Хортон Куинси в американском штате Мичиган.

Самые большие запасы радиоактивных элементов в море – Уран

Уран – самый распространенный радиоактивный элемент в морской воде, его количество оценивается в 4 миллиарда тонн, что в 1544 раза больше, чем на суше.

Урановая руда

Самые распространенные элементы в морской воде – калий

Калий присутствует в морской воде в виде ионов калия, его содержание составляет около 0,38 г/кг, это элемент с самым высоким содержанием в морской воде.

Нитрат может быть непосредственно произведен путем добычи и обогащения

Металл с наибольшим атомным номером среди стабильных элементов – свинец

Свинец имеет самый высокий атомный номер среди всех стабильных химических элементов. В природе существует четыре стабильных изотопа: свинец 204, 206, 207 и 208.

Свинцовая руда

Самый распространенный аллергенный металл для человека – Никель

Никель является наиболее распространенным сенсибилизирующим металлом, и около 20 процентов людей имеют аллергию на ионы никеля.

Nickel mine, also known as “red nickel mine”

Самый важный металл в аэрокосмической промышленности – Титан

Титан – это серый переходный металл, характеризующийся легкостью, высокой прочностью и хорошей коррозионной стойкостью, который называют “космическим металлом”.

Титановая руда

Самый кислотный металл – Тантал

Как в холодных, так и в жарких условиях он не вступает в реакцию с соляной кислотой, концентрированной азотной кислотой и “хлороазотической кислотой”. Даже при помещении в концентрированную серную кислоту при температуре 175 ℃ в течение года толщина коррозии составляет всего 0,0004 мм.

Танталовая руда

Металл с наименьшим атомным радиусом – Бериллий

Его атомный радиус составляет 89pm

Самый коррозионностойкий металл – Иридий

Иридиевая кислота очень химически стабильна, нерастворима в кислотах, и только губчатый иридий медленно растворяется в горячей водной среде. Если он находится в компактном состоянии, то даже кипящая водная вытяжка не может его разъесть.

Иридий естественным образом присутствует в платиновом руднике

Самый отличительный по цвету металл – Медь

Чистая металлическая медь окрашена в розовато-лиловый цвет.

Медный порошок

Металл с наибольшим количеством изотопов – Олово

Существует 10 стабильных изотопов.

Самый тяжелый щелочной металл – Франций

Образуется при распаде актинидов, является радиоактивным металлом. Это самый тяжелый металл в ряду щелочных металлов. Атомная масса – 223.

Последний металл, найденный человеком – Рений

Суперметалл рений – действительно редкий элемент, к тому же он не образует фиксированных минералов, обычно связанных с другими металлами. Это делает его последним элементом, найденным в природе.

Металл Рений содержится в молибдене

Самые особенный металл при комнатной температуре – Ртуть

При комнатной температуре металлы обычно находятся в твердом состоянии, но ртуть является самым необычным металлом, и единственная находится в жидком состоянии при комнатной температуре.

Жидкая ртуть, также известная как “меркурий”

5 металлов с очень странными физическими свойствами

В блоге Austen Knapman мы, естественно, рассмотрели все, что связано со сталью и алюминием, а также вкратце коснулись некоторых удивительных свойств других металлов. Однако сегодня мы готовимся отправиться в некоторые причудливые места, когда дело доходит до металлов; особенно те, с которыми мы не сталкиваемся в нашей повседневной жизни. От их ценности до того, как они реагируют на определенные условия, мы выбрали пять металлов с очень странными физическими свойствами:

#1 – Родий: более ценный, чем любой другой драгоценный металл.

Серебристо-белый, твердый и входит в группу платины, родий является одним из самых редких встречающихся в природе металлов на Земле, уступая только осмию. Из-за этого он пользуется исключительным спросом, а его рыночная стоимость колеблется до поразительных высот, продаваясь по 925 долларов за унцию в 2013 году. белое золото (известное как родирование) или защита стерлингового серебра от потускнения. Он также используется в каталитических нейтрализаторах, но, к сожалению, из-за своей роскоши автомобили с такими катализаторами становятся главной мишенью для воров.

#2 – Галлий: бьется как живое сердце

Не встречается в природе в свободной форме и является основным полупроводником в самых разных электронных устройствах (включая мобильные телефоны, компьютерные чипы и Blu-ray), температура плавления галлия является странным источником привлекательности. Вы можете разбить его, как стекло, заставить его расплавиться, удерживая его в руке достаточно долго, но еще более странно то, что происходит, когда он реагирует с другими металлами. Как показано на видео с алюминиевой банкой из-под кока-колы ниже, с небольшим количеством серной кислоты и раствора дихромата она действует как некая внеземная форма жизни — и даже бьется, как сердце!

#3 — Ртуть: превращается в жидкость при комнатной температуре

Как упоминалось в нашем предыдущем блоге, ртуть — единственный металл, который становится жидким при комнатной температуре. Мы все знаем о его вреде для человеческого организма, а также о его использовании в термометрах, барометрах и флуоресцентном освещении, но его реакция при 23 °C (или 73,5 ° по Фаренгейту или 296 ° по Кельвину…) глубокое влияние на нашу медицинскую и металлургическую промышленность.

#4 — Бериллий — невидим для рентгеновских лучей

Встречается в природе только в сочетании со следами других элементов в минералах и часто появляется в ракетах, космических кораблях и спутниках вместе с драгоценными камнями. Самый большой талант бериллия — его низкая плотность. и атомная масса. Это делает его относительно прозрачным при поглощении рентгеновских лучей. Это дало ему самое глубокое применение в окнах излучения и ценное место в физике элементарных частиц – он использовался во всех экспериментах с четырьмя детекторами в Большом адронном коллайдере.

#5 — Рутений — металл, который может гореть вечно использования и для органической и фармацевтической химии. Но недавнее исследование показало, что это может даже сыграть свою роль в распутывании истории. Янарташ, географическое явление в Турции, представляет собой многочисленные пожары, которые горят на протяжении тысячелетий. Считается, что именно они вдохновили огнедышащую Химеру в гомеровской поэме 9.0003 Илиада, , но источник их метанового топлива всегда оставался загадкой… до сих пор. Хотя это все еще новое исследование, Джузеппе Этиопа из Национального института геофизики и вулканологии считает, что рутений, обнаруженный в магматических породах под этим местом, может позволить метану достичь своей легендарной температуры, создающей пламя.

Топ-7 самых странных металлов (издание Периодической таблицы)

Топ-7 самых странных металлов (издание Периодической таблицы)

Али Годден

Металлы очень универсальны и могут использоваться во многих областях, включая строительство и производство всех видов транспортных средств (автомобилей, самолетов, кораблей, железных дорог и т. д.). Их также можно использовать для производства домашних гаджетов. Наиболее распространенные металлы, которые мы видим среди покупателей металлолома в Мельбурне , включают алюминий, серебро, медь, латунь и золото. Однако это не всегда обычные подозреваемые, поэтому мы решили выделить семь странных металлов, с которыми вы можете столкнуться.

1.

Родий

Родий, номер 45 в периодической таблице. Родий — твердый, ультраредкий металл. Он имеет серебристо-белый цвет, устойчив к коррозии и химически инертен. Родий, принадлежащий к семейству благородных металлов, является одним из самых редких встречающихся в природе металлов на планете Земля. Из-за этого очень дорогая покупка. В 2013 году он продавался по цене 925 долларов США за 28 граммов. Он широко используется в ювелирных изделиях и каталитических нейтрализаторах в транспортных средствах – независимо от того, используется ли он отдельно или в виде сплава в сочетании с платиной или палладием.

2.

Галлий

Галлий, номер 31 в периодической таблице. При комнатной температуре галлий представляет собой мягкий, серебристый, стекловидный металл. Однако твердый галлий является хрупким и очень плохим проводником электричества. Это постпереходный металл. Галлий — необычный металл из-за того, как он реагирует. Его температура плавления (29,76 ° C) аналогична температуре нашего тела, что означает, что мы можем расплавить его, просто держа его в руках, но разбить его, как стекло, когда оно твердое. Самое странное, однако, то, что происходит, когда он смешивается с другими металлами. Например, соединение галлия с разбавленной серной кислотой и дихроматом калия приводит к раствору, который бьется, как живое сердце. Сам галлий обычно используется в различных электронных продуктах.

3.

Меркурий

Меркурий, номер 80 в периодической таблице. Ртуть — переходный металл серебристо-белого цвета с зеркальным блеском. Это хороший проводник тепла и электричества, металл с высокой плотностью. Одним из его определяющих свойств, которое делает его таким странным, является его температура плавления (23°C). Температура плавления ртути также совпадает с комнатной температурой, что делает ее единственным металлом, способным плавиться при комнатной температуре. Он обычно используется в термометрах, барометрах и флуоресцентном освещении и весьма токсичен для человека, если он подвергается воздействию при прикосновении или вдыхании паров.

4.

Рутений

Рутений, номер 44 в периодической таблице. Рутений — это блестящий и серебристый твердый металл с блестящей поверхностью, похожей на обертку из фольги. Это переходный металл, который считается необычным по нескольким причинам, включая его редкость. Рутений называют « металлом, который может гореть вечно» , поскольку его подозревают в том, что он стал катализатором пламени, которое бушует в Турции уже более тысячи лет. Из-за этого качества на него благоприятно смотрят как для нефтепереработки, так и для недорогих солнечных панелей. Он также широко используется в ювелирных изделиях.

5.

Кюрий

Кюрий, номер 96 в периодической таблице. Кюрий имеет прочный серебристый вид с температурой плавления около 1340°C (2400°F) и плотностью 13,5 грамм на кубический сантиметр. Это актиноидный элемент. Кюрий — необычный металл из-за того, что он светится в темноте. Кюрий — один из самых радиоактивных металлов на планете. Из-за этого он чрезвычайно токсичен. Он преимущественно используется в качестве источника питания для электрооборудования во время миссий по исследованию космоса, например, для рентгеновских спектрометров в марсоходах.

6.

Copernicium

Copernicium, номер 112 в периодической таблице. Коперниций — чрезвычайно радиоактивный синтетический элемент, о котором ученые до сих пор мало что знают. Как скупщики металлолома, мы нечасто видим это – и вы, вероятно, тоже не увидите. Это потому, что с момента его открытия в 1996 году он был создан всего несколько раз. Это переходный металл, хотя при комнатной температуре он является газом. Несмотря на это, он по-прежнему классифицируется как металл. Этот тип металла довольно редок и на данный момент не имеет реального применения — он используется только в исследованиях.

7.

Висмут

Висмут, номер 83 в периодической таблице. Висмут — хрупкий кристаллический металл бело-розового цвета. Необычной характеристикой этого постпереходного металла является его диамагнитность. Это означает, что он отталкивается магнитными полями и, в свою очередь, создает силу отталкивания, которая отталкивает любые магнитные объекты вблизи него. Если вы поместите магнитный кусок металла между висмутом — он будет левитировать. Он широко используется в качестве красителя в косметике.

FUN METAL FACT

Знаете ли вы, что примерно 80% периодической таблицы состоит из металлов?

Ищете скупщиков металлолома в Мельбурне?

Компания Metal Men Recycling — ваш профессиональный помощник по сбору металлолома.