211service.com
Kvazikristāla laureāts
Dens Šetmens , Filips Tobiass, Haifas Tehnionas Izraēlas Tehnoloģiju institūta materiālu inženierijas profesors, pagājušajā nedēļā saņēma 2011. gada Nobela prēmiju ķīmijā par kvazikristālu atklāšanu — vielas formu ar atomu struktūru, kas iepriekš tika uzskatīta par neiespējamu.
1982. gadā Šetmens atklāja jaunu atomu struktūru, pētot ātri atdzesētu alumīnija un mangāna maisījumu. Atšķirībā no parasta kristāla, kuram ir sakārtota, atkārtota struktūra, šis materiāls saturēja rakstu, kas nekad neatkārtojās. Kopš tā laika ir atklāti daudzi citi kvazikristālu veidi.
1992. gadā Starptautiskā Kristalogrāfijas savienība mainīja kristāla oficiālo definīciju, iekļaujot tajā Šetmena atklājumu.
BĒRNI : Vai ir iespējas izgudrot jaunus materiālu veidus kvazikristālu dēļ?
Shechtman: Kvazikristālos vienmēr ir kaut kas jauns. Visā pasaulē pie tā strādā tik daudz cilvēku, tāpēc katru mēnesi notiek jauni notikumi. Ja lietojat materiālu, jums ir nepieciešams īpašs īpašums, kas būs labāks par citiem materiāliem — pretējā gadījumā, kāpēc izmantot šo materiālu? Kvaziperiodiskajiem materiāliem ir noteiktas unikālas īpašības, piemēram, elektriskās īpašības, optiskās īpašības, cietība un nepiedegošās īpašības. Gaismas virziens caur šo materiālu ir atšķirīgs. Elektriski tie uzvedas ļoti savdabīgi atkarībā no temperatūras. Daži no šiem īpašumiem ir izmantoti.
Kāds bija pirmais produkts, kura pamatā bija kvazikristāli?
Pirmais pielietojums bija nepiedegošs pārklājums uz pannas un gatavošanas piederumiem. Ja gatavojat uz kvazikristāliem, jūsu omlete nepielīps pie tā, piemēram, teflona. Bet atšķirībā no teflona, ja [kvazikristāla] pannā izmantosit nazi, jūs sabojāsit nazi. Ja jums ir teflons un jūs izmantojat nazi, jūs sabojājat teflonu. Sagrauts teflons nav veselīgs. Man ir panna, kas ir plazmā pārklāta ar kvazikristāliem, un tā darbojas labi. To izgatavoja franču uzņēmums Sitram. Viņi slēdza ražošanas līniju, jo viņiem bija dažas problēmas pārklājuma reakcijā ar sāli. Ja cilvēki gatavo ar daudz sāls, tas iegravēs kvazikristālisko pārklājumu. Cilvēkiem tas nepatika, tāpēc viņi neturpināja.
Nobela citāts saka, ka kvazikristāli ir trausli, taču tie var pastiprināt tēraudu kā bruņas. Kādi ir praktiskie pielietojumi?
Zviedrijas uzņēmums Sandvik ražo nokrišņos rūdītu nerūsējošo tēraudu, kam ir interesantas īpašības. Tēraudu stiprina mazas kvazikristāliskas daļiņas, un tas nerūsē. Tas ir ārkārtīgi spēcīgs tērauds. To lieto visam, kas pieskaras ādai, piemēram, skuvekļa asmeņiem vai ķirurģijas instrumentiem. Ja materiāls deformējas tā, ka tas neatsperas atpakaļ, vairumā gadījumu deformāciju izraisa process, ko sauc par dislokācijas slīdēšanu. Materiālā ir defekti, kas izraisa dislokācijas. Ja tie var brīvi kustēties, tad materiālu ir viegli saliekt. Bet, ja kaut kas viņus aptur, tad ir grūtāk un materiāls ir cietāks un stiprāks. Šīs mazās kvazikristāliskās daļiņas kavē dislokācijas kustību materiālā.
Citā arī teikts, ka kvazikristāli tiek izmantoti, lai izstrādātu siltumizolāciju, gaismas diodes, dīzeļdzinējus un jaunus materiālus, kas pārvērš siltumu elektrībā. Kuras jaunas lietojumprogrammas, jūsuprāt, ir daudzsološākās ?
Tā kā dažiem no šiem materiāliem ir zems berzes koeficients, tiem ir nepiedegošas īpašības un tie ir arī cieti, iedomājieties, kas notiktu, ja jūs ražotu kvazikristālisku pulveri sīkās mazās bumbiņās, izmantojot ātru sacietēšanas procesu, gāzes izsmidzināšanas procesu, un tad jūs varat iegult. smalkie pulveri plastmasā. Tā kā šīs daļiņas ir izturīgas un var izturēt berzi un nodilumu, jūs varat izgatavot zobratus no šīs plastmasas, un zobrati netiks erodēti šo iegulto daļiņu dēļ. Tā ir kā aizsardzība pret eroziju. To var izmantot ventilatoros un ventilatoros, kuriem ir plastmasas zobrati. Arī dažu šo kvazikristālu siltuma vadītspēja ir ļoti slikta. Tas ir gandrīz izolators. Tātad jūs varat pārklāt ar to, un tas izolēs pret siltuma pārnesi.
Ikozaedrīts, dabā sastopams kvazikristālisks minerāls, ir identificēts paraugā no Hatyrkas upes Čuhotkā, Krievijā. Vai tas būs noderīgi?
Tas ir nozīmīgs atklājums, jo tas ir pirmais dabā atrastais atklājums, taču praktiski nav pielietojuma. Metālu ir daudz, daudz, bet, ja domājat, ka visus metālus var izmantot kaut kam noderīgam, padomājiet vēlreiz. Apskatiet celtniecības materiālus. Mums ir tērauds, kura pamatā ir dzelzs, mums ir alumīnija sakausējumi, magnija sakausējumi, titāna sakausējumi, niķeļa sakausējumi, vara sakausējumi, un tas arī viss, ja neesmu aizmirsis. Ko dara visi pārējie metāli? Kādi ir iterbija pielietojumi? Kādi ir visu pārējo metālu pielietojumi? Tātad pieteikuma iesniegšana materiālam nav triviāla.