Метаматериалы

В СССР тоже отправляли в космос сувениры.

До сих пор в мире есть много предприятий, об истинной природе которых никто не знает. Они или совсем спрятаны от посторонних глаз, или прикрываются чем-то другим. В советские времена таких предприятий было более чем достаточно, но было одно существенное отличие от того, что есть сейчас. Все секретные предприятия тогда производили товары народного потребления. Кроме ракет, танков, автоматов и высокоточного оборудования, они должны были выполнять план по товарам, которые были более-менее близки им по профилю. Это приводило к тому, что сейчас мы можем рассказывать много интересных историй о производстве необычных предметов. Например, сегодня расскажу о производстве чего-то на первый взгляд несущественного, но важного и очень технологичного. Речь пойдет о значках.

Сувениры в космосе

Некоторое время назад мы уже рассказывали о том, что NASA запускала в космос некоторые очень странные вещи в качестве сувениров. Потом они возвращались на Землю и были настоящей ценностью, которую было не стыдно подарить партнерам и главам других государств.

Значки, о которых пойдет речь, тоже побывали на орбите и до сих пор находятся в музеях 11 стран мира. Но в первую очередь они интересны не этим, а тем, из чего они были сделаны, и событиями, которые происходили с ними на Земле.

Какие сувениры NASA отправляет в космос и зачем?

Что такое ситалл

Прежде всего надо сказать, из чего были сделаны значки. Это был довольно редкий материал, который назывался ситалл. Это стеклокерамический материал. Он имел мелкозернистую структуру, а между слоями кристалла в его структуре были тончайшие прослойки стекла. Именно поэтому он и получил свое название (Стекло+крИсТАЛЛ). Разработан ситалл был еще в 50-х годах прошлого века советским ученым Исааком Китайгородским.

Ситалл не только красивый, но и полезный.

Благодаря своим свойствам ситалл нашел свое применение в производстве деталей, которые должны быть прочными и термостойкими. В качестве примера можно привести различные датчики, приборы, измерители и другие устройства. В том числе и те, что применяются в космической отрасли.

Как делают значки из ситалла

Значки изготавливались с использованием этого же материала. Для этого тонкие пленки фотоситаллов напылялись на керамичемкую подложку. Фалеристы (коллекционеры значков) так и называли их ситалловыми значками. Из-за сложности технологии нигде в мире, кроме СССР, таких значков не делали.

Не забыли в Зеленограде и о себе, сделав значок с вывеской, расположенной на въезде в город.

Производство таких значков было очень недешевым и в результате они стоили иногда в десятки раз дороже обычных, но истинных коллекционеров это не останавливало. Хотя коллекционирование значков было таким популярным в первую очередь из-за того, что они стоили недорого, и даже небогатые люди могли себе позволить не только меняться ими, но и покупать новые.

Значки любили все. Они были недорогими, а еше они были символом пионеров.

Ситалловые значки выпускали в 70-80-х годах прошлого века в Зеленограде, а для производства недостаточно было просто отлить и покрасить его. Требовалось довольно сложное оборудование для вакуумного напыления. Именно оно и позволяло наносить ситалл на качественную фотокерамическую подложку.

Самая большая подводная лодка и история создания субмарин.

Естественно, в качестве эксперимента первые значки выпускались очень маленького размера. Зато благодаря применению нового материала было установлено, что он не выгорал на солнце и его было сложнее повредить механически. На первом значке был нарисован Владимир Ленин, а его размер был намного меньше того, что начали производить позже.

Первый значок увы не сохранился, но этот с Юрием Гагариным, был одним из первых.

Количество серий значков росло и часто их выпускали к каким-то памятным событиям. Например, к знаковому полету в космос. Тогда именно космонавтика будоражила умы буквально всех и тематика была беспроигрышной. При этом не стоит думать, что партии ограничивались сотнями или тысячами штук. Сообщается, что в некоторые годы производилось около 4 миллионов значков в год. Так предприятие стало самым большим производителем таких аксессуаров во всем СССР.

Значки в космосе

Есть даже история, согласно которой, молодой зеленоградский художник Билль Бурдыкин принял участие в создании легендарного значка. Никто не верил, что у него получится, но все прошло как надо.

Билль Викторович Бурдыкин

С 1963 года он работал начальником лаборатории товаров народного потребления в НИИ микроприборов (НИИМП). Он занимался дизайном и сотрудничал с различными производителями, включая Союзпечать. В 1975 году на орбиту отправились два корабля — советский Союз и американский Аполлон. Целью полета было знаменитое рукопожатие в космосе. К этому событию было решено сделать памятную партию значков, но срок был очень небольшой и даже Госзнак отказался это делать. Кроме зеленоградского НИИ. В итоге меньше, чем за 2 недели был не только создан и утвержден дизайн, но и выпущены сами значки.

Как работают атомные ледоколы и почему Россия лидирует в этом направлении.

Подобные заказы выполнялись неоднократно. Например, как-то раз заместитель начальника Управления космическими полётами Валерий Филиппович Кнор заказал медаль, посвященную первому совместному международному полету в космос. Тогда на станцию Салют-6 прибыл гражданин Чехословакии Владимир Ремек. Это был первый случай, когда в космосе оказался не гражданин СССР или США. Он и привез на орбиту ту самую медаль в виде земного шара с изображением орбитальной станции и флагов двух стран (СССР и Чехословакия).

Такая медаль была сделана к первому совместному полету в космос.

Всего медалей было выпущено три шутки, а когда космонавты вернулись на Землю, они подарили художнику свою фотографию с благодарственной надписью. После этого события и установилась тесная связь между НИИМП с ее заводом Компонент, который занимался производством товаров народного потребления, и Звездным городком.

Конечно, производством значков занимались и другие художники предприятия. А сами эти значки много раз бывали на орбитальных станциях. Часто они выпускались для того, чтобы подарить их членам делегаций дружественных стран: Кубы, ГДР, Венгрии, Монголии, Польши, Вьетнама, Румынии и других. Сейчас их можно найти в музеях 11 стран мира. Космонавты этих стран участвовали в совместных полетах в космос с коллегами из СССР.

Самый опасный город СССР, о котором почти никто не знал Аральск-7 (Кантубек).

Рисунки космоса и космонавтов

Характер работы Билля Бурдыкина сильно повлиял на его судьбу. Партнерство с космонавтами постепенно переросло в дружбу, а сам он не раз бывал в Звездном городке. Позже он много рисовал на тему далекого космоса и покорения иных миров с их жителями. Он сам с детства мечтал заниматься этим и работа дала ему шанс. Также он много рисовал знаменитых космонавтов: Валентину Терешкову, Юрия Гагарина, Георгия Берегового и других.

Такие рисунки делал Билль Викторович Бурдыкин

Свидетельства дружбы художника и космонавтов были зафиксированы на совместных фотографиях, которые он передал в Зеленоградский музей, где их можно найти и сейчас.

Уже существуют смарт-материалы, которые могут изменять свои физические свойства в ответ на внешние воздействия. Например, стекла, которые могут менять прозрачность с помощью электрического тока.

С годами ученым все больше приходится модифицировать материалы, так как возникает постоянная потребность в различных областях. Например, в космосе для добычи ценной информации материалы зондов должны быть прочными и устойчивыми, а при исследовании океанов они должны выдерживать колоссальное давление. Однако мы не должны забывать и о нашем комфорте. Жить в доме, где зимой сохраняется тепло, а летом создается прохлада, является предпочтительным. А что насчет материала, который может быть одновременно твердым и мягким? Такое сочетание само по себе может показаться абсурдным, но ученые считают иначе. Согласитесь, было бы неплохо иметь стены прочные как кирпич, но мягкие как матрас. Ведь жесткость кирпичной стены не поглощает удары и вибрации, в то время как матрас, благодаря своей мягкости, отлично амортизирует такие воздействия. Интересно и то, что в области дизайна материалов может потребоваться обладание обоими этими характеристиками.

Распространенные материалы для строительства

Подобные материалы используют повсеместно, у них несомненно есть свои плюсы и преимущества перед другими, но и их минусы говорят сами за себя.

Одним из наиболее распространенных материалов является бетон. Он широко используется в строительстве зданий, мостов, дорог, да и вообще много где. Его преимущества включают прочность, долговечность, а самое важное относительно низкую стоимость. Бетон также обладает огнестойкостью и хорошей звукоизоляцией. Однако он имеет и некоторые недостатки, такие как высокий уровень усадки и недостаточная прочность при растяжении.

В последние годы нанотехнологии также стали важным направлением в разработке новых материалов для строительства.

Дерево является еще одним узнаваемым материалом. Оно используется для строительства домов, мебели, упаковки и других изделий. Основное преимущество дерева его экологическая устойчивость и возобновляемость. Дерево также обладает хорошими теплоизоляционными свойствами. Однако оно подвержено гниению, пожарам и может быть повреждено насекомыми.

О металлах даже можно и не говорить где их только не используют: в строительстве, авиации, автомобильной промышленности грубо говоря, везде. Их преимущества включают прочность, устойчивость к высоким температурам и долговечность. Они также могут быть легко переработаны и имеют высокую устойчивость к коррозии. Однако металлы могут быть тяжелыми, дорогими и подвержены ржавчине.

Читайте также: Создан первый в мире лазер-громоотвод, направляющий молнии.

Объединяет их то, что все они очень твердые и вовсе не гибкие. А если взять в учет давление, природные факторы или даже создание аппаратов для космоса и покорения океанов уже появляются значительные проблемы. Возможно ли решить эту проблему и создать что-то более универсальное? И, кажется, ученые нашли ответ на этот вопрос.

Современный материал с уникальным свойством

Ученые команды из Амстердамского университета недавно объявили о новом прорыве в области разработки материалов, способных эффективно рассеивать вибрации, сохраняя при этом достаточную жесткость, чтобы противостоять значительным давлениям. Этот научный прорыв открывает двери для различных применений, начиная от нанодизайна и заканчивая аэрокосмической инженерией.

При сильном взаимодействии образец изгибается. Также изменение становится более выраженным с уменьшением частоты. Фото: Д. Дикстра

Может быть интересно новые горизонты робототехники: роботы будущего создаются из мягких материалов.

Одной из главных проблем в разработке таких материалов был конфликт между двумя их основными характеристиками: жесткостью и способностью поглощать вибрации. Обычно материалы могут обладать только одной из этих характеристик, но не обеими одновременно. Однако ученые утверждают, что им удалось разработать материалы, способные объединить в себе и жесткость, и высокую поглощающую способность вибраций.

Прочный и мягкий материал как такое возможно

Исследователи достигли этого результата, используя изогнутые тонкие металлические листы. Благодаря особым соединительным структурам, созданным из этих изогнутых листов, материалы приобрели отличные свойства поглощения вибраций, сохраняя при этом большую часть своей жесткости. Важно отметить, что листы могут быть относительно тонкими, что позволяет материалу оставаться легким.

Этот научный прорыв открывает новые перспективы для широкого спектра применений. В аэрокосмической инженерии такие материалы могут использоваться для создания легких и прочных компонентов, способных справиться с вибрациями, возникающими при полете. В нанодизайне они могут быть применены для разработки инновационных и гибких структур, способных адаптироваться к изменяющимся условиям окружающей среды.

Ученые уже пытались создать мягкий и прочный материал. И вот что из этого вышло.

Идеальный материал для любой техники

Исследователи тщательно изучили свойства этих материалов, которые могут изменять форму, и обнаружили, что все они сочетают в себе жесткость и способность поглощать вибрации. Поскольку уже известные материалы не обладают такими свойствами, новые, созданные в лаборатории (метаматериалы), могут быть использованы во множестве областей и на различных масштабах.

Как думаете, какие еще ждут нас удивительные разработки в будущем? Делитесь своим мнением в нашем Telegram-чате!

Применение их может быть совершенно разнообразным, начиная от крупных объектов, например, в аэрокосмической промышленности, автомобилестроении и других гражданских проектах, до очень маленьких, к примеру, в микроскопах или для нанолитографии.

Также одним из главных условий как для маленьких, так и больших строений важно, чтобы они были легкими. Если же удастся использовать материалы, которые одновременно являются жесткими и хорошо поглощают удары, то множество существующих конструкций можно усовершенствовать, а также появится возможность создания новых. Потенциальные применения этих материалов на самом деле безграничны, отмечают исследователи.

Производство автомобиля — очень сложный процесс. Новые материалы сделают их более технологичными.

В автомобильной промышленности давно используют пластик, усиленный стекловолокном, например стеклонаполненный полипропилен для производства множества деталей кузова и салона. Но даже такой распространенный материал можно улучшить за счет новых нанотехнологий. Ученые и исследователи разработали композит Gratek, который, по заявлению разработчиков, делает детали примерно на 20% прочнее и на 18% легче, чем стандартный стеклонаполненный полипропилен. Такое стало возможно благодаря применению графена.

Где применяется графен в автопроме

Графен часто называют чудо-материалом. Это одноатомный слой углерода с решеткой в форме сот, который сочетает рекордную прочность, гибкость и химическую устойчивость. Помимо этого, графен обладает высокой электрической и теплопроводностью, что открывает широкие возможности для применения в сложных технических системах.

Использование графена в автомобильных композитах позволяет одновременно снижать массу и повышать механическую прочность деталей. Для автопроизводителей это особенно важно, так как уменьшение массы автомобиля помогает снизить расход топлива или увеличить запас хода электромобилей, а усиление конструкции повышает безопасность и долговечность.

Не забывайте о нашем Дзен, где очень много всего интересного и познавательного!

Что такое композит Gratek

Исследователь Нелло Дэвид Сансоне из Университета Торонто в лаборатории Multifunctional Composites Manufacturing Laboratory изучал способы интеграции графеновых нанопластинок в стеклонаполненный полипропилен. В сотрудничестве с производителем автокомпонентов Axiom Group удалось разработать материал Gratek, который сочетает стекловолокно, полимерную матрицу и малую долю графена.

Детали из Gratek могут появиться в серийных машинах уже совсем скоро.

Ранее попытки использовать графен в автодеталях сталкивались с серьезной проблемой: нанопластинки склонны собираться в кластеры при переработке. Такие сгустки создают области локального напряжения и приводят к растрескиванию и разрушению материала. Это сводило на нет потенциальные преимущества графена, делая конструкцию менее надежной.

Сансоне предложил оригинальный подход: специальная технология заставляет графеновые нанопластинки связываться только со стеклянными волокнами в полипропиленовой матрице. В результате графен равномерно распределяется по волокнам и не образует опасных зон. Усиленные таким образом волокна становятся прочнее, и их требуется меньше. Именно поэтому Gratek получается примерно на 20% прочнее и на 18% легче классического стеклонаполненного полипропилена.

Если ищите что-то интересное на AliExpress, не проходите мимо Telegram-канала "Сундук Али-Бабы"!

При этом доля графена в материале меньше 1%, что делает композит не таким дорогим, как может показаться. Дополнительный плюс уменьшенное содержание стекла приводит к меньшему износу режущего и сверлильного оборудования при обработке деталей, что снижает производственные затраты.

Впрочем, у Gratek есть один заметный недостаток: из-за графена материал получается черным, и изменить этот цвет практически невозможно. Для наружных и интерьерных деталей, где важна цветовая вариативность, это может стать серьезным ограничением. Поэтому параллельно была разработана альтернатива композит Clatek.

Эти два материала очень разные, но могут применяться вместе.

В Clatek вместо графеновых нанопластинок используют глинообразные нанотрубки галлуазита. По заявленным характеристикам, этот материал демонстрирует сопоставимую с Gratek прочность и жесткость, но изначально он белый, а после создания его можно окрашивать. Это делает его пригодным для декоративных и видимых элементов автомобильного дизайна. Так конструкторы получают два инструмента: высокопрочный черный композит для силовых частей и настраиваемый по цвету материал для деталей, где важен внешний вид.

Присоединяйтесь к нам в Telegram!

Перспективы новых композитов в промышленности

Ожидается, что Gratek вскоре будет поставляться крупному автопроизводителю по контракту, а Clatek должен выйти на коммерческий рынок примерно в течение двух лет. Эти материалы демонстрируют, как наноструктурированные наполнители могут менять подход к проектированию автодеталей, позволяя одновременно облегчать конструкции, повышать их надежность и снижать нагрузку на производственное оборудование.

Сансоне также разрабатывает следующую линейку продвинутых материалов под названием AegisX в стартапе NanoMorphix. Цель создание прозрачной и текстильной брони для военных, оборонных, аэрокосмических задач и индивидуальной защиты. Это показывает, что подходы, успешно реализованные в автомобильных композитах, могут быть адаптированы и к другим отраслям, где требуются высокая прочность при минимальной массе и новые функциональные свойства.

Винилон синтетика из Северной Кореи, которой когда-то заменяли всё.

Винилон это не просто ткань, а это символ целой страны. Винилон, изобретённый в Японии, но прославившийся в КНДР, стал чуть ли не главным материалом для одежды, обуви, штор, школьных форм и даже мешков для цемента. Там, где другим не хватало хлопка и нефти, Корея нашла альтернативу из угля и извести. Сегодня винилон это не только экзотика, но и пример того, как политика и наука могут вместе изменить промышленность. Чем он особенный? Почему его сделали национальным материалом? И почему он всё же не прижился за пределами Северной Кореи?

Что такое винилон и как его производят шаг за шагом

Винилон (также известный как виналон) это синтетическое волокно, которое выглядит как грубый нейлон, но производится совсем иначе. Если обычные ткани делают из нефти или хлопка, то винилон создают из угля, известняка и воды. Этот материал стал особенно важным для Северной Кореи, потому что не требовал импорта дорогого сырья.

Вот как выглядит производство винилона шаг за шагом:

• Из угля получают газ ацетилен при высокой температуре из угля выделяются нужные углеводороды.
• Известняк (CaCO) нагревают, чтобы получить гашёную известь (CaO), а затем используют её в реакции с ацетиленом и водой. Это помогает синтезировать винилацетат.
• Винилацетат превращают в поливинилалкоголь (PVA) вязкую полимерную массу.
• Из неё вытягивают нити, которые обрабатывают химикатами и нагревают так получается готовое волокно.

Проще говоря: из угля делают газ, из извести реагенты, а на выходе получают грубую, но прочную синтетическую ткань.

Винилон делают их известняка и антрацитового угля. Источник изображения: youtube.com

В КНДР винилон использовался для школьной формы и рабочей одежды, армейской униформы и хозяйственных тканей, из него даже делали шторы, фартуки, обувь, мешки и верёвки.

Главная фишка винилона независимость от импорта нефти и хлопка, что критично для закрытой экономики КНДР. Он стал ответом на международные санкции и дефицит ресурсов в 195070-х годах, когда заменил почти все привычные ткани хлопок, шёлк и даже нейлон.

Волокно и материал из винилона. Источник изображения: youtube.com

Плюсы и минусы винилона: прочный, но неудобный

Преимущества винилона:

• Высокая термостойкость не плавится, а лишь тлеет при температуре около 150C.
• Не боится воды сохраняет прочность даже в сыром состоянии.
• Химическая стойкость устойчив к кислотам и щелочам.
• Может производиться из местного сырья без импорта.

Недостатки винилона:

• Жёсткость и низкий комфорт одежда колется, плохо дышит, быстро изнашивается.
• Трудно окрашивается и плохо держит цвет.
• Производство связано с применением токсичных реагентов и высоких температур, требует много энергии.

Именно из-за этих минусов винилон почти не используют за пределами КНДР современная синтетика дешевле и удобнее.

Как выглядит одежда из винилона: характерные оттенки и поверхность с блеском. Источник изображения: youtube.com

Еще больше свежих статей вы найдете в нашем Telegram-канале. Подписывайтесь прямо сейчас!

Малоизвестные факты о винилоне и его истории

Винилон изобрели в Японии в 1939 году три химика: Рёсукэ Охира, Отакэ Ичиро и Сакураи Токушити. Позже Охира переехал в КНДР и помог наладить производство.

В 1961 году в городе Хамхын открыли крупнейший химический завод Хамхынский комбинат винилона, известный как фабрика счастья.

В Северной Корее винилон преподносят как пример научной независимости: его можно производить без нефти и импорта. Это отражает идеологию чучхе стремление к полной самостоятельности страны.

Производство винилона признано опасным и неэкологичным именно поэтому другие страны от него отказались.

Узнай больше о стране: Автомобили Северной Кореи: на чем ездят жители самой закрытой страны в мире?

Что стало с винилоном и используется ли он сейчас?

После пика производства и массового использования винилона в 1970-х годах его выпуск в КНДР резко сократился. Заводы устарели, производство стало слишком затратным, а люди требовательнее к качеству одежды. Тем более, что наладились торговые отношения с Китаем и Россией.

Сегодня в КНДР осталась лишь одна крупная фабрика всё тот же Хамхынский комбинат. Он продолжает выпускать винилон в ограниченных объёмах, в основном в пропагандистских целях или для нужд госучреждений.

Читайте также: Какой алкоголь пьют в Северной Корее?

За пределами Северной Кореи массового производства винилона тоже нет. Однако улучшенная версия этого материала Vinylon F до сих пор используется в других странах. Например, шведская компания Fjllrven делает из него свои знаменитые рюкзаки Knken, а японская Yamatomichi туристическое снаряжение. В обоих случаях материал закупается не в КНДР, а у других поставщиков, чаще всего из Японии.

Последние комментарии