Содержание
Какой металл самый легкий?
В сознании многих людей металлы ассоциируются с чем-то тяжелым и твердым. Но в то же время есть металлические элементы, которые легче воды и не тонут в ней, а плавают на поверхности. Это происходит из-за больших размеров атомов и как следствие малой плотности. Так какой же металл самый легкий? Достаточно взглянуть на периодическую систему Менделеева, чтобы понять, что это литий. Он почти вдвое легче воды.
Основные свойства лития
Плотность лития составляет всего 0,543 грамма на сантиметр кубический. Металл входит в щелочную группу, которая характеризуется очень высокой химической активностью. Поэтому в природе литий образует сложные многоэлементные соединения, входящие в состав горных пород. При этом литий является самым неактивным щелочным металлом, так что достаточно устойчиво проявляет себя после выделение в чистом виде. Физические свойства самого легкого металла на Земле выглядят следующим образом: в нормальных условиях серебристо-белый металл, мягкий (можно резать ножом), ковкий и пластичный.
Температура плавления — 181 градус по Цельсию. Атомная масса — 6,941 грамм на моль.
Химические свойства характерны для металлов щелочной группы. Но литий, в отличие от остальных щелочных элементов при комнатной температуре медленно реагирует с кислородом и другими веществами. Зато при нагревании вступает в реакцию с газами, кислотами и основаниями. При нагревании до 300 градусов по Цельсию литий самовоспламеняется и горит красно-синим пламенем. В отличие от остальных элементов щелочной группы покрывается устойчивой оксидной пленкой и перестает реагировать с кислородом.
Литий не хранят в керосине, так как из-за малой плотности он плавает на поверхности. Для его длительного хранения используют петролейный эфир, парафин, газолин или минеральное масло. В качестве емкости применяют жестяные банки с герметично закрывающимися крышками. Литий является токсичным веществом и при попадании на открытые участки кожи вызывает зуд, раздражение и ожоги, поэтому при работе с ним необходимо использовать специальную защитную одежду.
Пары лития обжигают верхние дыхательные пути, так что нужно позаботиться и о защите органов дыхания.
Технология производства лития
Производство самого легкого металла в мире сводится к разложению его природных соединений. Это достаточно трудоемкая процедура ввиду большого количества составных элементов. Содержание лития в добываемом сырье в среднем составляет 21 грамм на одну тонну. В промышленном производстве используют три метода разложения соединений лития: известковый, сульфатный и сернокислотный. Первые два подразумевают спекание руды с оксидом/карбонатом кальция или сульфатом калия.
Протекает процедура при температуре 250-300 градусов. Затем полученную массу обрабатывают водой, получая карбонат или сульфат лития. После этого проводится процедура хлорирования с целью получения хлорида лития. И, наконец, окончательную процедуру разделения проводят при помощи электролиза расплава в присутствии хлорида калия или бария, которые понижают температуру плавления литиевого хлорида.
Чистый металл оседает на катоде, откуда его можно собирать для дальнейшей переработки.
Сернокислотный способ подразумевает растворение руды в серной кислоте с образованием сульфата лития. Дальнейшая процедура протекает по указанной выше схеме. Самый легкий металл применяется для производства эффективных полупроводников в сплавах с другими металлами, из него изготавливают аноды, используемые затем в процедурах электролиза, литий входит в состав ракетного топлива, в металлургии применяется в качестве сильного восстановителя менее активных металлов. В качестве различных соединений литий используется в производстве продукции для многих отраслей промышленности и народного хозяйства.
Алюминий
Если же брать самый крепкий и легкий металл, то им принято считать алюминий. Его плотность составляет 2,7 грамм на сантиметр кубический. Этот металл достаточно распространен в природе и получил широкое применение в промышленности. Многие сплавы алюминия прочнее стали и при этом гораздо легче нее.
Уже сейчас использование алюминиевых конструкций в строительной сфере вышло на новый уровень.
К тому же этот элемент гораздо более стойко переносит воздействие коррозии и не требует для этого дополнительной закалки. Алюминий входит в состав авиационных сплавов, из которых изготавливают обшивку самолетов. Некоторые ученые предполагают, что в будущем его сплавы смогут полностью вытеснить сталь.
К тому же не прекращаются опыты по выделению новых элементов, сочетающих в себе положительные черты существующих веществ, но лишенные их природных недостатков. Так что возможно вскоре будет открыт новый самый легкий и прочный металл, который заявит о себе во всеуслышание.
Самый легкий материал в мире
Если вы следите за новинками в мире современных технологий, то данный материал не будет для вас большой новостью. Тем не менее, рассмотреть более детально самый легкий материал в мире и узнать еще немного подробностей полезно.
Менее года назад звание самого легкого в мире материала получил материал под названием аэрографит.
Но этому материалу не получилось долго удерживать пальму первенства, ее не так давно перехватил другой углеродный материал под названием графеновый аэрогель. Созданный исследовательской группой лаборатории Отдела науки о полимерах и технологиях университета Чжэцзяна (Zhejiang University), которую возглавляет профессор Гэо Чэо (Gao Chao), сверхлегкий графеновый аэрогель имеет плотность немного ниже плотности газообразного гелия и чуть выше плотности газообразного водорода.
Аэрогели, как класс материалов, были разработаны и получены в 1931 году инженером и ученым-химиком Сэмюэлем Стивенсом Кистлером (Samuel Stephens Kistler). С того момент ученые из различных организаций вели исследования и разработку подобных материалов, невзирая на их сомнительную ценность для практического использования. Аэрогель, состоящий из многослойных углеродных нанотрубок, получивший название «замороженный дым» и имевший плотность 4 мГ/см3, потерял звание самого легкого материала в 2011 году, которое перешло к материалу из металлической микрорешетки, имеющему плотность 0.
9 мГ/см3. А еще год спустя звание самого легкого материала перешло к углеродному материалу под названием аэрографит, плотность которого составляет 0.18 мг/см3.
Новый обладатель звания самого легкого материала, графеновый аэрогель, созданный командой профессора Чэо, имеет плотность 0.16 мГ/см3. Для того, чтобы создать столь легкий материала ученые использовали один из самых удивительных и тонких материалов на сегодняшний день — графен. Используя свой опыт в создании микроскопических материалов, таких, как «одномерные» графеновые волокна и двухмерные графеновые ленты, команда решила добавить к двум измерениями графена еще одно измерение и создать объемный пористый графеновый материал.
Вместо метода изготовления по шаблону, в котором используется материал-растворитель и с помощью которого обычно получают различные аэрогели, китайские ученые использовали метод сублимационной сушки. Сублимационная сушка коолоидного раствора, состоящего из жидкого наполнителя и частиц графена, позволила создать углеродистую пористую губку, форма которой почти полностью повторяла заданную форму.
«Отсутствие потребности использования шаблонов размеры и форма создаваемого нами углеродного сверхлегкого материала зависит только от формы и размеров контейнера» — рассказывает профессор Чэо, — «Количество изготавливаемого аэрогеля зависит только от величины контейнера, который может иметь объем, измеряемый тысячами кубических сантиметров».
Получившийся графеновый аэрогель является чрезвычайно прочным и упругим материалом. Он может поглотить органические материалы, в том числе и нефть, по весу превышающие в 900 раз его собственный вес с высокой скоростью поглощения. Один грамм аэрогеля поглощает 68.8 грамма нефти всего за одну секунду, что делает его привлекательным материалом для использования в качестве поглотителя разлитой в океане нефти и нефтепродуктов.
Помимо работы в качестве поглотителя нефти графеновый аэрогель имеет потенциал для использования в системах аккумулирования энергии, в качестве катализатора для некоторых химических реакциях и в качестве наполнителя для сложных композитных материалов.
источник
Еще вам что нибудь их научной сферы : Карбин готов стать самым прочным материалом в мире или вот Что такое мирный ядерный взрыв ? СССР и США, а еще предлагаю вам Заглянуть в Кольскую сверхглубокую скважину !
Оригинал статьи находится на сайте ИнфоГлаз.рф Ссылка на статью, с которой сделана эта копия — http://infoglaz.ru/?p=40649
Tags: Наука, СамыйСамый
Самый тонкий, легкий и прочный материал в мире готов произвести революцию в технологии носимых устройств
Ни для кого не секрет, что мы живем во времена высоких технологий. Возможно, нигде технологии не используются более открыто, чем в спортивной индустрии. Новые технологии, которые спортсмены носят, чтобы помочь им подготовиться, выступить и восстановиться, стали повсеместными в спортивной сфере.
Эту тенденцию можно конкретно классифицировать как «активные носимые технологии».
Тиг Иган, соучредитель и генеральный директор 1st Round Athletics, последние три года работал с талантливой командой над разработкой новой технологии носимых устройств под названием EnergyDNA™, которую он описывает как «золотой стандарт носимых устройств». технологии могут уйти». В прошлом такие компании, как Nike, Under Armour и другие, разрабатывали носимые технологии, которые позволяют пользователям отслеживать различные жизненные показатели, пока они передвигаются и занимаются спортом, но на этом технология пока не остановилась. После этого пользователь может просматривать соответствующую информацию, анализируя ее, чтобы попытаться улучшить свое следующее спортивное усилие.
Получайте последние новости спортивных технологий на свой почтовый ящик!
1st Round Легкая атлетика, однако, имеет в виду другую миссию. Как и рубашка для осанки AlignMed, EnergyDNA™ работает с телом пользователя, чтобы улучшить его работу, пока он или она активно играет или тренируется.
«Есть три вещи, которые влияют на ваше тело: что вы в него вкладываете, например, витамины или питательные вещества, как вы двигаете его с помощью упражнений и что вы на него надеваете, одежду. Наша технология включает в себя то, что вы наносите на свое тело, чтобы дать вам физиологический импульс. Одежда, которую вы носите, должна влиять на ваше тело», — сказал Иган. «Тенденция уже идет по этому пути с компрессионной одеждой, влагоотводящими продуктами и одеждой, которая, как утверждается, увеличивает кровообращение».
Эти другие технологии изготовления тканей привлекли внимание Игана два года назад, когда он начал разрабатывать свою собственную технологию вместе с главным научным сотрудником Трентоном Хоринеком. EnergyDNA™ станет первым в мире двухкомпонентным графеновым волокном.
«Графен меняет всю игру волокон и тканей наилучшим образом», — сказал Хоринек. «Я работаю в этой сфере более шести лет и никогда не видел ничего столь же мощного и с таким большим потенциалом, как это двухкомпонентное графеновое волокно.
Сказать, что я был взволнован, когда Тиг подошел ко мне с этой идеей, было бы преуменьшением».
На графике см. нано-изображения двухкомпонентных графеновых волокон.
Иган наткнулся на использование графена, когда работал в бывшей компании, которая использовала серебро в своих носимых технологиях. Серебро — важный элемент носимой техники, которую использует Lululemon, потому что оно буквально уничтожает бактерии и предотвращает запахи, возникающие при потоотделении. Иган читал об использовании графена в гораздо более широком масштабе, например, для питания самолетов батареями, которые значительно уменьшат вес самолета, или телефонов, которые можно физически согнуть, не опасаясь сломать. Он осознал непрактичность этого, но также увидел направление, которое заинтриговало его достаточно, чтобы пойти своим путем с элементом.
Свойства EnergyDNA™ повышенной выносливости, ограниченной утомляемости и сокращенного времени восстановления возможны, поскольку графен является самым теплопроводным материалом в мире.
Обнаруженный в 2004 году графен также является первым в мире двумерным материалом. Теплопроводность рассчитывается как Вт·м-1·К-1 (Ватт, умноженное на метры до отрицательной первой степени, умноженное на кельвины до отрицательной первой степени).
Согласно списку теплопроводных материалов Википедии, графен имеет мощность (5300 ± 480 Вт·м-1·K-1) по сравнению с медью (360 ± 10 Вт·м-1·K-1). Это означает, что графен примерно в тринадцать раз (13 раз) более теплопроводен, чем медь, которая известна в нашем обществе как основной продукт для передачи энергии и электрического тока. Высокий порог теплопроводности графена позволил Первому кругу по легкой атлетике думать не только о текстиле.
В приложении см. Сравнение теплопроводности графена и теплопроводности меди согласно Википедии.
Если спортсмен может увеличить кровообращение в своем теле, что позволяет его телу перемещать кислород с большей эффективностью, усталость почти уходит в прошлое. Кислород также действует как очиститель крови, а это означает, что более насыщенная кислородом кровь поможет вывести молочную кислоту из крови и мышц гораздо быстрее.
«Этого открытия достаточно, чтобы по-настоящему разрушить всю нашу отрасль. Волокна графена могут полностью изменить наши представления об одежде», — сказал Иган.
Помимо того, что графен является самым теплопроводным материалом в мире, он также является самым тонким, легким и прочным материалом из когда-либо полученных благодаря своей двумерной форме. По данным CNN, он в 200 раз прочнее стали и тверже алмаза. Он настолько легкий, что если бы у вас был лист графена размером с футбольное поле, вы могли бы держать его между большим и указательным пальцами, не сгибая и не ломая его. Соотношение веса и прочности позволяет создать сегмент одежды, который кажется таким же легким, как перышко, но более прочным, чем кевлар.
Иган также назвал эти свойства графена одним из самых больших препятствий на пути использования этого элемента. Графен имеет толщину всего около одного атома, и поскольку он представляет собой тонкий лист материала, его очень трудно извлечь, правильно смешать, а затем извлечь из смеси, чтобы внедрить в технологию, не теряя при этом часть своей эффективности.
Волокно EnergyDNA™, запатентованное Иганом, является катализатором химической реакции, которая увеличивает циркуляцию в ваших капиллярах и, в конечном итоге, увеличивает приток кислорода к вашей мышечной ткани из-за теплопроводности графена и того, как это взаимодействие проявляется на физиологическом уровне.
«Мы знали, что приближаемся к чему-то важному, когда проводили исследование и поняли, что этого никогда раньше не делали», — сказал Иган. «Мы сразу же подали заявки на наши предварительные патенты, которые были одобрены в прошлом году. Теперь сторонние компании уже проявляют интерес к нашей технологии».
По мнению Игана и Хоринека, эта одежда будущего может оказать многочисленные положительные эффекты на организм спортсмена, включая повышение производительности и улучшение кровотока, что является святым Граалем для улучшения спортивных результатов. . «Мир спорта изменится. Он будет больше и лучше, с большим количеством участников и более здоровым образом жизни в целом только благодаря силе графена», — заявляет Хоринек.
EnergyDNA™ — главная технология, над которой сейчас работают Иган и 1st Round Athletics. Ранее компания производила одежду для мужчин и женщин, в том числе линию SmartShield Compression для мужчин, а также линию Lifted Seamless для обоих полов. Тем не менее, Иган и его команда столкнулись с некоторыми трудностями на раннем этапе, когда продвигали компанию в этом направлении.
«Идея заключалась в том, чтобы стать следующим Nike и стать следующим крупным производителем одежды, и способ, которым мы собирались отличиться, заключался в этой инновационной технологии. Однако это оказалось намного дороже, чем я думал», — сказал Иган. «Все расходы, связанные с наличием запасов, накладными расходами и маркетингом, а также наша текущая позиция в попытках заставить технологию действительно работать, заставили нас решить, что это не правильный путь для нас с EnergyDNA ™».
Недавно компания решила изменить свое направление и сосредоточиться только на базовой технологии EnergyDNA™.
Новое положение, в котором Иган поставил свою компанию, по сути является беспроигрышным как для 1st Round Athletics, так и для других компаний, производящих спортивную одежду. Игану не нужно полностью развивать свою собственную компанию, чтобы конкурировать с этими другими национальными брендами, вместо этого он может работать с ними через лицензионные соглашения или продавать EnergyDNA™. В конце концов, обе компании выиграют от сотрудничества больше, чем от потенциальной конкуренции.
Помимо EnergyDNA™, 1st Round Athletics занимается разработкой нескольких технологий обуви, в основном таких, которые называются Ellipse™ и Pillar™. Технология Ellipse™ — это первая в мире обувь с полной подвеской, которая, как надеется Иган, поможет преодолеть барьер двухчасового марафона. В настоящее время мировой рекорд составляет два часа, две минуты и 57 секунд.
Обувь состоит из двух эллипсоидных цилиндров из графена и углеродного волокна, один в передней части стопы и один в пятке. Когда бегун идет полным ходом, удар с пятки на носок благодаря этой технологии возвращает пользователю значительное количество кислорода, позволяя ему использовать меньше кислорода при беге на ту же дистанцию.
Это явление восполнения дает бегуну возможность бежать дольше, потому что он или она не будет терять столько кислорода, сколько он возвращается в тело.
«Здесь мы используем графен совершенно по-другому. Благодаря превосходному весу и огромной прочности элемент подвески этой обуви позволяет бегуну выполнять тот же объем работы, используя меньше кислорода и энергии», — сказал Иган. «Шарнир в передней части стопы, где передний эллипс встречается с межподошвой из пеноматериала, позволяет стопе естественным образом сгибаться во время шагов. Это ощущение заставляет вас чувствовать, что вы всегда бежите вниз».
Технология Pillar™ является скорее дополнением к обуви, чем Ellipse™, которая представляет собой совершенно новый тип обуви. Эта технология разработана, чтобы быть лучшим стабилизатором и защитой от ударов, который может быть у любого бегуна или бегуна.
«Сзади сбоку на ботинке есть небольшие столбики, похожие на те, куда уходил исходный воздушный пузырь. Pillar™ не так эффективен, как Ellipse™, просто потому, что Ellipse™ — революционная технология, призванная изменить отрасль», — сказал Иган.
«Pillar™ по-прежнему эффективен, но это скорее еще одна новая технология. Это визуально стимулирует и отличается, но это скорее дизайнерская инновация. У него есть функциональные аспекты, но они не так меняют правила игры, как Ellipse».
Цель Игана в 1-м круге по легкой атлетике — помочь миллионам людей во всем мире улучшить свою жизнь с помощью EnergyDNA™. На ранних этапах у него уже есть несколько крупных спортивных брендов, очень заинтересованных в приобретении продукции его компании.
Если 1st Round Athletics сможет воплотить любую из этих технологий в жизнь, ее рыночная доля, похоже, взлетит до небес, и это создаст хорошие условия для приобретения. Крупные бренды в наши дни развиваются в более традиционном масштабе, но всегда стремятся к инновациям, заключая сделки по лицензированию или даже приобретая технологии у небольших компаний, таких как 1st Round Athletics. «Это может стать следующим важным шагом для развития бренда. С EnergyDNA™ любой бренд, использующий нашу технологию, получит преимущество над конкурентами», — сказал Иган.
6 самых легких и прочных материалов на Земле
Будущее строительства более захватывающее, чем когда-либо, благодаря огромным технологическим разработкам в области инновационных материалов. Исследователи постоянно разрабатывают новые материалы, которые прочнее и легче, чем когда-либо прежде, прокладывая путь к более энергоэффективному и экологически чистому будущему во всех областях, от транспорта до медицинских технологий. Мы собрали шесть передовых материалов, которые считаются одними из самых легких и прочных из когда-либо обнаруженных — продолжайте читать, чтобы увидеть их все.
Продолжить чтение ниже
Наши избранные видео
Спасибо!
Следите за нашим еженедельным информационным бюллетенем.
Подпишитесь на нашу рассылку новостей
Получайте последние мировые новости и проекты, направленные на лучшее будущее.
Я согласен получать письма с сайта.
Я могу отозвать свое согласие в любое время путем отказа от подписки. Ознакомьтесь с нашей Политикой конфиденциальности.
Изготовленный из чистого углерода ультратонкий графен считается одним из самых прочных материалов на планете. Но ранее в этом году исследователи из Массачусетского технологического института нашли способ превратить двумерный графен в трехмерную структуру, разработав новый материал с губчатой конфигурацией, который на 5 процентов плотнее стали и примерно в 10 раз прочнее. Было показано, что сверхпрочный и легкий 3D-графен прочнее своего 2D-аналога и предлагает более широкие возможности использования благодаря своей форме строительного блока.
Весной 2016 года группа австрийских исследователей сообщила, что им удалось успешно синтезировать карбин, экзотическую форму углерода, который, по их словам, является самым прочным из всех известных материалов, превосходящим даже графен. Считающийся святым Граалем аллотропов углерода, карбин состоит из одномерной цепочки атомов углерода, обладающей высокой реакционной способностью, что делает его очень сложным для синтеза.
Считается, что жесткий материал в два раза прочнее углеродных нанотрубок.
Созданный из сети пористых углеродных трубок, аэрографит представляет собой синтетическую пену, которая является одним из самых легких конструкционных материалов, когда-либо созданных. Разработанный исследователями из Кильского университета и Технического университета Гамбурга, аэрографит может производиться в различных формах и имеет плотность всего 180 граммов на кубический метр, что делает его примерно в 75 раз легче пенопласта. Этот материал можно использовать на электродах литий-ионных аккумуляторов, чтобы уменьшить их вес.
Аэрографен, также известный как графеновый аэрогель, считается самым легким в мире материалом с плотностью всего 0,16 миллиграмма на кубический сантиметр. Исследователи Чжэцзянского университета разработали материал, который примерно в 7,5 раз менее плотный, чем воздух. Чрезвычайно эластичный материал может поглощать до 900 раз больше собственного веса нефти и воды, что делает очистку разливов нефти потенциальным применением.