Почему сломался металл, в каком направлении, ствол перфоратора
Показать полностью
4
0 просмотренных постов скрыто
Может ли свет менять прочность?
Речь сейчас пойдет не про известное многим световое старение полимеров, а про интересный эффект, который возникает при освещении поверхности обычным светом. Этот эффект ярче всего проявляет себя относительно полупроводников, но заставляет задуматься о физическом устройстве света и о специфике его взаимодействия с материей.
Полупроводниковые материалы играют незаменимую роль в нашем современном информационном обществе. Это специфический тип материалов. Напомним упрощенно, что они в одном случае являются проводниками, а в другом не являются.
Оказалось, у этой группы материалов есть и другое интеерснейшее свойство! Благодаря проведению экспериментов выяснилось, что оптическая среда влияет на структурную прочность полупроводниковых материалов. Иными словами, полупроводники могут менять механические свойства при воздействии разного типа освещения! Или, если упростить ещё больше, становиться более прочными или мягкими при разном освещении!
Для исследования невообразимого ранее явления ученые разработали метод количественного изучения влияния света на механические свойства тонких полупроводниковых пластин или любых других кристаллических пластин в наномасштабе. Они назвали это методом «фотоиндентирования».
Крошечный заостренный зонд оставляет вмятины на материале, когда он освещается светом в контролируемых условиях, и можно измерить глубину и скорость, с которой зонд оставил вмятины на поверхности. Было установлено, что материал становится прочнее при его освещении.
Подобное явление относится только к полупроводникам! Но не исключено, что более тщательное изучение вопроса позволит обнаружить влияние эффекта и в других классах материалов.
Упрочняющий эффект, который электронно-дырочные пары, освобождаемые световым освещением, оказывают на прочность материала за счет подавления распространения дислокаций, особенно вблизи поверхности является частью смены парадигмы в науке о прочности материалов. Напомним, что дислокационная теория прочности является одной из основных.
Сами дислокации, если упростить объяснение, представляют собой линейные группы частиц. До настоящего времени считалось, что их перемещениям мешает только микроструктура и различные дефекты. Ну а само перемещение и является причиной разрушения материалов. Теперь оказалось, что помимо стандартных факторов, даже свет может оказывать на всё это влияние.
Обычно, рассматривая прочность материала, атомное расположение было наименьшей единицей. Другими словами, существовала предпосылка о том, что прочность материала можно понять из атомной структуры и теории упругости. Однако недавние исследования показали, что прочностные характеристики материалов значительно меняются из-за внешних воздействий, таких как свет и электрическое поле. Поэтому, как отмечает профессор Накамура, «становится все более и более общепризнанным, что к теории прочности материала должны быть добавлены другие точки зрения, которые включают движение электронов и дырок, которые меньше атомов».
👉 Друзья, если вам нравятся мои статьи, то поддержите пожалуйста проект подпиской на мой Telegram. Там регулярно выходят эксклюзивные и очень интересные заметки по теме.
🔹 Ещё я веду ДЗЕН, где постоянно выходят статьи и ролики.
Показать полностью
2
Очевидности заклепок
Привет, ножеманам!
Обдумывал явно решенную задачу о ножах и ржавлении. Итак, все мы отлично знаем насколько мерзостная вещь- ржавчина на ножах. И мы все отлично знаем способы защиты от нее- покрытии чем либо, полировка, легирование и так далее.
Но с другой стороны любое окисление это процесс переноса электронов среда- материал и их химическое связывание. Но ведь так же ток- направленное движение электронов. То есть один из теоретических способов защиты какого-либо металла это вытягивать из него свободные электроны. Припаивать провода или аккумулятор звучит очень глупо, но у нас есть более химически физически?) активные металлы. И при чем тут ряды электроотрицательности? То есть если на лезвие ножа наклепать нужного материала клепку то это будет беречь лезвие?
Тогда вопрос: что приклепывать или приваривать?
Ответ kraftman в «Кухня своими руками без опыта»2
в комментариях под оригинальным постом прозвучал призыв никогда не соглашаться на мдф в пленке, потому, что "она отвалится, отклеится, поменяет цвет, деформируется возле духовки".
хотелось бы вставить свои пять копеек в защиту этого материала. дело в том, что плёнка бывает разной. как по толщине, так и по составу.
есть плёнка тонкая, очень похожая на самоклейку, что продаётся рулонами в хозмагах и на алиэкспрессе - ей часто обклеивают старые шкафы, холодильники и даже стены. такая плёнка быстро истирается, отстаёт от основы и заворачивается по краям. она больше напоминает бумагу, чем плёнку. такими плёнками покрыты фасады дешевой серийной мебели отечественного производства. если поддеть край такой плёнки на фасаде ножом и попытаться содрать, то она легко рвётся и отрывается кусками.
а есть другая пвх-плёнка, толщиной около 0,4 мм. чтобы оторвать её от фасада, лучше вооружиться пассатижами. и она скорее всего снимется одним куском, местами растянется, оторвутся мелкие кусочки там, где хватали пассатижами, но порвать её руками будет трудно.
я больше десяти лет занимаюсь изготовлением мебели и на свои кухни мы чаще всего ставим именно плёночные фасады. естественно, с нормальной плёнкой.
эта плёнка устойчива к истиранию и агрессивным средам. она прекрасно чувствует себя и рядом с духовкой, и на расстоянии 57 см над электрической плитой (над газовой лучше хотя бы 75).
фасад она покрывает без щелей и стыков, со всех сторон, кроме ламинированной задней. поэтому даже при регулярном подтекании воды в районе мойки, такой фасад не вздувается.
по поводу выцветания: летом добавляли одну секцию к кухне, простоявшей 2 года. несмотря на то, что производитель честно предупреждал, что цвет может отличаться от партии к партии, фасад попал в цвет на 100%.
судя по моей домашней кухне, сделанной (не мной) в 2007 году, такие фасады достаточно долговечны: из 15 фасадов только на двух немного отслоилась плёнка по краю (и они не возле духовки). причём, плёнка отстала от мдф, но не потеряла форму. с лицевой ничего не видно, а с обратной стороны можно заметить, что край плёнки немного отошел от фасада. думаю, приемлемо для 16 лет.
по количеству фактур и расцветок плёнка уступает только крашенным фасадам, а по имитации поверхностей разных материалов даже превосходит их. можно сделать прямой фасад, можно с фрезеровкой, причём с любой, какой душе угодно: рамка, узор, фрезерованная ручка, даже сам фасад можно сделать любой формы.
так что мдф в хорошей плёнке - это оптимальный вариант для кухни, да и не только.
кстати, планируя заказать себе кухню с плёночными фасадами, попросите мебельщиков заказать вам пробник фасада с выбранной вами плёнкой. детальки размером 10х10 см вам вполне хватит, чтобы отколупать плёнку и проверить её качество. обойдётся это рублей в сто.
если плёнка тонкая и легко рвётся - это не ваш вариант, а если она жёсткая, отрывается с трудом и её трудно порвать - заказывайте смело.
Показать полностью
Хром горит
Напуск воздуха в камеру после плавки чистого хрома.
Возможно ли превратить железо в газ?
Здравствуйте. Сегодня была пара у одного преподавателя, и он сказал так: "при нагреве железо превращается в жидкость, а если нагреть больше то будет у нас железный газ". Правда ли это? С курса химии помню что никаких металлогазов не существует.
Прошу помочь с полистиролом
Всем привет! Пост просьбы о помощи.
На данный момент работаю в техническом университете на кафедре материаловедение и термическая обработка металлов и сплавов. Также работаю над диссертацией.
Для проведения эксперимента нужен полистирол для получения оттиска (реплики) со шлифа. Проблема в том, что везде продают только большие листы по ГОСТ, а обрезков нет. Мне нужны образцы 15х15х10 мм
или 15х15х15 мм около 10-15 шт, так что нужен совсем небольшой кусочек. Возможно использовать меньшую толщину полистирола с последующей склейкой образцов между собой до достижения нужной толщины. Если у кого-то на производстве или в гараже/сарае/дома есть полистирол, то пожалуйста, свяжитесь со мной. Я готов оплатить материал и пересылку!
Территориально нахожусь в Нижнем Новгороде
Учимся оценивать долговечность механизма на примере... ботинок
Среди комментариев под материалами на моем канале "Инженерные знания" однажды прозвучала тема, которая кажется сначала шуточной. Однако, именно такие задачи приходится решать инженерам-материаловедам на практике.
Вопрос звучал так: от чего зависит долговечность подошвы обуви? Что же, давайте анализировать, как следует решать такую задачу.
Шутки-шутками, а полноценный ответ на этот вопрос может стать дипломом бакалавра по материаловедению :)...
Сначала я подумал, что большей части читателей такая информация может и не пригодиться. Потом решил, что это прекрасный способ научиться основам проработки инженерной задачи на очень простом примере.
Я надеюсь, что большая часть читателей носит ботинки и примерно понимает, как ботинки выходят из строя.
Это называется износ. Подобно ботинкам изнашиваются и, например, автомобильные покрышки. Про виды износа я писал в этой заметке. Полезно взять её как памятку. Для того, чтобы правильно оценить происходящие процессы, нужно досконально изучить физику взаимодействия изделия с другими предметами и окружающей средой. Понимание всех происходящих процессов должно быть не просто 100%, а даже 200%.
Интересная сопутствующая проблема
Тут всплывает и ещё один интересный момент. Вы, скорее всего, замечали, что информация о товарах всегда предоставляется в странном малоинформативном виде.
Пока не проработаешь спецификацию (если таковая доступна), то знания о, например, материале изготовления ножа кончаются на крутой фразе "нержавеющая сталь" и это ещё усиливается эпитетами. Например, настоящая английская нержавеющая сталь высшего сорта.
Инженер тут только улыбнется, но инженеров сейчас почти и не осталось. Допустим, я знаю много про материалы. Но не знаю о каких-то других аспектах жизни. Поэтому, и в составе йогурта можно написать, что там содержится экстракт живых фруктов, эквивалентный настоящим. Поэтому, при аналитике тут нужен серьезный комплексный подход.
Вот в случае нержавейки для ножа должна была бы быть указана марка стали. Она наверняка есть где-то в спецификации, если это не совсем-таки китайщина. По марке уже можно найти конкретные механические свойства испытуемого образца и сравнить этот нож, например, с керамическим.
Тут уместен и другой прикольный пример. Когда в 90-е годы активно начали продавать электронику самых разных видов, то можно было увидеть на маленьком китайском приемнике что-то типа "2000 Вт мощность"! Ну всё отлично, только это PMPO (Peak Music Power Output). Мощность, которую динамик выдерживает 1 - 2 секунды без физического его повреждения.
Основы инженерной аналитики
Итак, вернемся к примеру с подошвой. Тут нужно просто очень тщательно думать. Представлять условия работы и анализировать влияющие факторы. Давайте посмотрим, как это делается в очень упрощенном виде.
У нас есть подошва ботинка. Что может повлиять на её долговечность?
- Материал, из которого она изготовлена
- Качество материала
- Технология, которая используется для изготовления
- Конструкция изделия
- Температура окружающего воздуха, при котором происходит носка
- Условия среды и погодные условия (сухо или дождик, или даже снег)
- Агрессивные факторы (типа химических)
- Параметры человека, который носит эту обувь
- Манера хождения
- Специфика эксплуатации и её особые условия
- Непосредственное время эксплуатации
Видите сколько факторов обозначены? И это ещё не все. Ведь я тоже сейчас не занимался проработкой вопроса по полной программе. Мы выбрали только наиболее очевидные моменты, но и они обычно пользователями не учитываются. Обратите внимание, что в рекламном буклете вы скорее всего увидите что-то типа "Износостойкий ЭВА". Поищите в поиске "марки ЭВА" и удивитесь. Их там около 50 штук в таблице.
Ещё очень важно запомнить, что надежность определяется самой ненадежной частью конструкции или механизма.
Теперь пробежимся по каждому пункту.
Материал, из которого изготовлено изделие
Тут фантазировать не нужно :) Материал на все 100% определяет долговечность изделия, поскольку у каждого материала свои механические свойства. Если сделать ботинки из дерева или из железа они будут иметь разные свойства и по-разному будут воспринимать нагрузку. Разной будет и способность к истиранию. Именно поэтому так важно знать конкретный материал, примененный для изготовления. По марке материала можно найти табличку с механическими свойствами и сравнивать их.
Важно понимать, что и сравнение нужно делать правильно. Это мы уже в рамках одной статьи не опишем, поэтому оставайтесь на канале и познавайте инженерные знания.
Например, нам нужно сравнить свойства материала А и свойства материала Б. У материала А твёрдость 90 HRC, а у материала Б - твёрдость 110 HRC. Что лучше для обуви? Спорно. Нужны результаты механических испытаний. Твёрдый материал будет меньше изнашиваться от трения, но будет трескаться от ударов и при эксплуатации. Всегда важен баланс.
Качество материала
Следующий пункт у нас обозначен как качество исходного сырья. Это тоже логично. Ведь одинаковый материал можно сделать по-разному. Представьте, что в компаунд для изготовления листа случайно просыпали шарики для подшипника и начали их доставать. Произошло загрязнение. Хотя и тот и другой материалы имеют одну марку, качество получится разное. Загрязнение приведет к неминуемой деградации свойств.
Технология, которая используется при изготовлении
Из одного и того же материала можно сделать изделие разными способами. Если выбрана неправильная технология, то не стоит ожидать, что изделие окажется надежным. Простой пример - обычная сталь. Можно использовать при изготовлении методики обработки металлов давлением, а можно фрезеровку. Можно сделать и отливку. Внешне изделие будет выглядеть одинаково, но свойства будут сильно различаться. Такая же история и с полимерными материалами.
Конструкция изделия
Обувь должна быть правильно сконструирована. И не только обувь. Часто перед инженером стоит сложная задача - с одной стороны пинают маркетологи и хотят, чтобы ты за одну копейку сделал изделие, способное прослужить 5 лет. С другой стороны есть правила конструирования, которые лучше бы не нарушать. В итоге очень косвенно при оценке долговечности можно смотреть на обозначенный срок службы. Но это не всегда совпадает с реальностью.
В итоге всё очень просто. Какой материал не выбирай и какую технологию изготовления не используй, если в обуви используются знакомые всем "квадратики", то такая подошва будет служить меньше, чем цельная. Но тут рано плеваться в инженеров. Нужно видеть ТЗ. Ведь "квадратики" могут появиться не только из-за экономии, но и из-за попытки сделать ботинок более лёгким.
Условия эксплуатации
Под этим заголовком объединим сразу все оставшиеся факторы, которые повлияют на долговечность. Таких факторов у реального изделия очень много.
На ботинки, например, повлияет температура окружающего воздуха, при котором происходит носка. Зимние ботинки летом в жару будут изнашиваться гораздо интенсивнее, чем в предназначенное для их носик время года. Погодные условия окажутся сопутствующим фактором. Скажем, по сухому асфальту ботинки будут стираться быстрее, нежели по мокрому.
Повлияют и агрессивные окружающие факторы. К ним, например, можно отнести постоянное воздействие реагентов, которые вызовут интенсивное старение полимера.
Очевидно, что если в ботинках с одинаковой конструкцией ходит верзила 150 кг или парень 80 кг, то интенсивность изнашивания будет разной. Тяжелый мужичок сильнее воздействует на подошву. Значит, следует оценивать и параметры человека, который носит эту обувь. Сюда ещё относится и манера хождения. Некоторые любят шмурыгать подошвами, а кто-то трёт пяткой. Ну а у кого-то не дай бог какие-то проблемы с хождением и человек с трудом поднимает ногу. Нога больше трёт и изнашивает ботинок сильнее.
Отнесем сюда и специфику эксплуатации и её особые условия. Речь о том, что можно сидеть в кроссовках в офисе, а можно бегать треки. А ещё можно ходить по битому стеклу. Когда ботинок износится сильнее?
Есть и такой интересный фактор, как непосредственное время эксплуатации. Некоторые материалы обладают интересными нелинейными свойствами. Скажем, подошва будет нагреваться и становиться более эластичной. Если она будет за некоторое время выходить на режим, то более длительная носка "в режиме" будет меньше изнашивать ботинок, чем короткие многочисленные нагрузки. Я не уверен, что такой параметр есть у подошвы обуви, но у некоторых механизмов такое присутствует.
Не забывайте подписываться на мой канал в телеге, где есть ещё много всего интересного по "технарской" теме.
Показать полностью
3