Следующее удивительное свойство графена – способность расширяться при охлаждении и уменьшаться при нагревании. Напомним, любые другие материалы ведут себя точно наоборот.

Где может пригодится графен

Графен интересует ученых из самых различных областей. Уже сегодня широко известны его противораковые свойства. В ходе исследования, по результатам которого была опубликована статья в журнале Oncotarget, применение графена дало положительный результат в борьбе против шести разных видов рака.

Графен уже используется в микробиологии и биохимии как подложка для электронной микроскопии белков, которая обладает сразу несколькими ценными качествами: слабо поглощает электроны, отлично проводит электрический ток и не искажает форму белковой молекулы.

В 2014 году исследователи из Массачусетского технологического института разработали технологию, позволяющую делать в листах графена отверстия определенного диаметра и получать сверхтонкие фильтры для высокой степени опреснения и очистки воды.

Но конечно, особую важность графен имеет в области электроники.

Ученые преуспели в формировании ультрафиолетового излучения с поверхности графена. Это может пригодиться для производства совершенно новых УФ-ламп на основе графена без использования токсичной ртути, которую сегодня пока приходится применять в таких лампах, используемых для уничтожения бактерий и вирусов.

Кроме этого, графен поглощает всего 2% света. Это значит, что этот материал практически прозрачен. Для сравнения: обычное стекло поглощает около 10% света.

По этой причине в нем заинтересованы производители дисплеев и солнечных батарей, которым важно получить проводящий слой максимальной прозрачности.

Еще одно перспективное направление – производство аккумуляторов на основе графена.

В продаже уже появились первые модели пауэрбанков, которые, по заверениям производителей, способны полностью восполнить заряд ваших гаджетов всего за 17 минут.

Но гораздо более важную роль графеновые аккумуляторы могут сыграть в производстве электроавтомобилей. Основная проблема электромобилей сейчас – довольно малый пробег от одной зарядки. С внедрением графеновых аккумуляторов инженерам удастся повысить удельную емкость в 5 раз по сравнению с литий-ионными аналогами. А зарядить такое устройство возможно в несколько раз быстрее.

Немаловажную роль графен может сыграть и в системах освещения. Британским ученым удалось разработать самую тонкую на сегодняшний день электрическую лампу на основе графена.

Как устроена графеновая лампа

Лампа представляет собой два металлических электрода, между которыми размещена тончайшая графеновая пластинка на кремниевой подложке.

Такие лампы не нуждаются в охлаждении, так как в отличие от обычной лампы накаливания, где вольфрамовая нить накаливается и за счет этого начинает светиться, у графеновой нити нагревается только небольшая точка в центре. Отсюда люди узнали еще об одном удивительном свойстве графена – резкое падение теплопроводности при высоких температурах.

Графен в такой лампе нагревается до 2800 градусов по Цельсию, излучая свет. Если бы его теплопроводность сохранялась, то из-за непрерывного отвода тепла невозможно было бы добиться его свечения. Вся конструкция буквально расплавилась бы от перегрева.

Чем графеновые лампы лучше светодиодных

Одно из очевидных преимуществ графена перед светодиодами – это еще большая экономичность. Для свечения видимой области графеновой нити требуется намного меньше энергии. Электроны практически не встречают сопротивления, когда проходят сквозь графен. А плотность тока графена в миллионы раз превышает плотность тока меди.

Также за счет изменения расстояния между подложкой и графеновой нитью можно изменять цвет испускаемого света такой лампы. Считается, что свет от графеновой лампы более безопасен для зрения человека, так как более близок по спектру к естественному освещению.

Даже простое напыление графена на светодиодные лампы помогает лучше рассеивать свет, что делает их намного ярче. Это означает, что лампа с меньшей мощностью, покрытая графеном, будет производить тот же эффект, что и традиционная светодиодная лампа.

Сегодня такие лампы уже появились на полках магазинов. Производители уверяют, что они на 10–12% экономичнее и долговечнее своих обычных аналогов за счет улучшенной токопроводности нового материала.

Несомненно, графен – это материал будущего и он еще наделает много шума. А пока остается наблюдать за открытиями ученых и верить, что графен поможет сделать этот мир еще лучше и безопаснее.

https://hi-tech.mail.ru/news/chto_takoe_grafen/

Так, знак @ — лигатура английского предлога «at». Что именно вошло в состав, не всегда понятно и при взгляде на сплавы металлов. Добавки, слияние с которыми улучшает свойства золота, серебра и не только, так же именуют лигатурой. О значении этого понятия в металлургии, сегодня и пойдет речь.

Что такое лигатура?

Понятие лигатура металлургия рассматривает, как добавку, улучшающую качественные параметры сплава. На слуху, к примеру, словосочетание «легированная сталь». От простой (углеродистой), она отличается повышенной прочность.

Ее обеспечивают связи, которые образуют с железом никель, хром, вольфрам, молибден, титан, марганец или кремний. Все эти элементы (чаще по отдельности) используют в качестве лигатуры.

Из списка видно, что ей могут быть только металлы. Для разных сплавов и целей, они разные. Лигатурой считается один или несколько металлов в строго определенных пропорциях.

Зачастую, эти пропорции прописаны в стандартах производства. Так, для модифицирования литейных сталей используют состав из 6-11% хрома, 10% никеля, 7% марганца, 6-10% кремния, 2% титана, 3-7% церия.

Если добавляют ванадий, то в размере 8-12%. При вливании бора, берут 7-12% элемента. Существуют ГОСТы для каждого из металлургических сплавов. Согласно им, многие предприятия изготавливают готовые добавки на продажу.

Виды лигатуры

Лигатуры делятся по сплавам. Бывают добавки для сталей и прочих сплавов на основе железа. Бывают лигатуры для титановых, бронзовых, латунных, медных сплавов. Отдельная категория – «присадки» для драгоценных металлов.

Для них существуют пробы, указывающие на обязательное содержание в сплаве ценного элемента. Производство лигатуры рассчитывается на остаточную процентовку. Добавки влияют на цвет исходной продукции, ее прочность.

В общем, существуют десятки лигатур. Иногда, их делят на «присадки» для драгоценных и неблагородных сплавов. Иногда, добавки подразделяют по ведущему в них элементу. Для получения чугуна используют 1,5% иттрия, 0,2% кобальта, 3% хрома, 3-7% кремния и 11-27% меди, значит, она и ведущая.

То есть, для чугуна идет медная добавка. Лигатура для золота 750-ой пробы, обычно, серебряная. Белого металла в ней 15%, а меди всего 10%. Лигатуры бывают готовыми.

Обычно, их выпускают в брикетах или концентрированных таблетках. Бывают составные «присадки», когда каждый элемент лигатуры добавляют в сплав по отдельности, в чистом виде.

Применение лигатуры

Сплавы и лигатуры связываются на этапе производства. «Присадки» добавляют в расплавленный металл-основу. Цель – не только улучшить структуру и качественные характеристики конечного продукта. Лигатуры помогают и в процессе варки сплавов, к примеру, делают их более или менее тугоплавкими.

При добавлении лигатур учитывается понятие «угар». Это потеря (испарение) драгоценного металла при термической обработке (переплавке). То есть, расчеты, сколько потребуется «присадок» ведут исходя из объема благородного элемента после угара.

Если применяются лигатуры в чистом виде, их коэффициент усвоения равен 93-95%. Готовые добавки в виде брикетов усваиваются на 98%, поэтому, зачастую и выбираются серьезными предприятиями.

Лигатура в ювелирном искусстве

Лигатура ювелирная позволяет сплавам соответствовать государственным стандартам. К примеру, существует несколько проб золота, самая низшая из которых 350-я. Это означает, что в составе изделия всего 35% желтого металла.

Такой сплав почти не попадает на рынок украшений, считаясь техническим. Однако, 375-я маркировка уже встречается. Самая ходовая 585-я проба. Ее называют красным золотом. В нем 58,5 желтого элемента и около 20% меди. Она придает сплаву алый отлив.

Да, по цветам для ювелирных сплавов тоже существуют ограничения. Белое золото должно быть белым. Но, как этого добиться? Помогают никель, платина, палладий.

Последние два металла – драгоценная лигатура. Такая «присадка» делает золото еще дороже. Неблагородная добавка никель удешевляет сплав, разбавляя благородность золота.

Лигатура в ювелирном деле – это, зачастую, возможность этим самым делом заниматься. Дело в том, что создавать украшения из чистого золота (самого ходового элемента) проблематично.

Без лигатуры металл излишне пластичный и мягкий. Изделия из золота 999-ой пробы гнутся, быстро ломаются. Клиенты не готовы переплачивать за вещь, которую не передашь по наследству. Платить готовы за украшения на века, то есть, требуется лигатура. Цена меньше (в случае неблагородной «присадки»), а срок службы дольше.

Добавка увеличивает длительность службы, существования. Понятие длительность есть и в музыке и лигатура, кстати, там тоже имеется. Ее письменное обозначение – дуга между нотами. Она значит увеличения, растягивание длительности ноты за счет добавления к ней длительности соседних знаков стана.

Существует лигатура для саксофона и других духовых инструментов, не относящаяся к нотным записям. Здесь лигатура – фото детали, крепящейся на мундштук. Аксессуар уменьшает потери воздуха, придавая звукам особую окраску и протяжность.

С понятием знакомы и те, кто корректировал прикус. Лигатура для брекетов – связующий металлический или пластиковый элемент между пластинами, крепящимися к зубам.

Как видно, в медицине «присадка» может быть не только металлической. Кстати, хирурги называют лигатурой нити для перевязки поврежденных кровеносных сосудов. Вот такая она многоликая, эта лигатура.

Спасибо за внимание.

Принято считать, что олово было известно человечеству еще в первом тысячелетии до нашей эры. О его удивительных свойствах во все времена слагались легенды, объяснить которые ученые смогли лишь в XX веке, когда стали использовать для изучения свойств металлов рентгеновский анализ. Издревле люди замечали, что изделия из олова, например посуда, на холоде вдруг начинали «заболевать»: покрывались пятнами, а потом и «язвами», которые, разрастаясь, превращали вещь в серый порошок. Если «простудившийся» оловянный предмет прислоняли к «здоровому», тот тоже начинал «болеть». Вот так родилось понятие под названием «оловянная чума», от которой порою страдали не только сами вещи, но и люди.

Много позже ученые выяснили, что при температуре ниже 13 градусов по Цельсию олово из пластичного металла белого цвета постепенно превращается в «грязный» порошок. Новая его модификация, о чем исследователям «рассказал» рентгеновский анализ, имеет кристаллическую решетку, в которой атомы связаны менее плотно. Чем ниже температура воздуха, тем «оловянная чума» протекает интенсивнее и быстрее, достигая максимальной скорости при 33 градусах мороза.

Считается, что «оловянная чума» немало поспособствовала гибели британской экспедиции «Терра Нова» под руководством Роберта Скотта, организованной в 1911-1912 годах к Южному полюсу. Продвигаясь по антарктическим льдам к своей цели, полярники оставляли склады с запасами продовольствия и керосина. На обратном пути команда обнаружила, что емкости с горючим пусты, поскольку они были запаяны оловом, а его поразило загадочное разрушение. Без керосина же измученные члены экспедиции не могли согреться и приготовить себе горячую пищу…

Еще более впечатляет легенда о том, что и армия Наполеона Бонапарта потерпела в России полное поражение, оттого что на мундирах солдат и офицеров были оловянные пуговицы. Конечно, данное обстоятельство не могло сыграть решающую роль в трагедии французов, но ощутимо увеличило страдания и потери наполеоновской армии во время отступления при сильных российских морозах. Эту легенду очень любят рассказывать в университетах преподаватели химии, хотя у нее, как считают историки, есть немало слабых мест. Например, неоспоримым является факт, что к тому времени «оловянная чума» была хорошо известна в северных странах Европы и не учесть этого великий стратег Наполеон просто не мог. Но, с другой стороны, он многого не предвидел, а иначе просто не пошел бы на Россию. Так что, как говорится, дыма без огня не бывает.

Многочисленные легенды о «коварстве» металла подтверждают задокументированные случаи. Так, в конце XIX века из Голландии в Москву отправилось несколько вагонов с оловянными слитками. Но по прибытии в Россию вместо брусков белого металла в вагонах оказался лишь серый, ни на что не годный порошок. Или еще такой факт: в начале XX столетия вокруг военных складов Санкт-Петербурга разгорелся настоящий скандал, когда в ходе ревизии выяснилось, что на всех формах и мундирах нет пуговиц. Складских работников даже хотели отдать под суд, но экспертиза странного серого порошка на одежде подтвердила, что это и есть олово, из которого были изготовлены пуговицы, – опять поработала «оловянная чума».

В конце концов человечество справилось с этим «недугом» металла. Попробуйте сегодня найти изделие из чистого олова – у вас ничего не получится. И даже оловянный припой содержит примеси других металлов, которые легко предотвращают эту удивительную метаморфозу, свойственную только олову. Самым стойким сплавом считается пьютер, который состоит из 93 процентов олова, 2 процентов меди и 5 – сурьмы. Из пьютера изготавливают предметы быта, посуду, украшения и так далее. И даже знаменитые оскаровские статуэтки и «Кубок Америки» отлиты из пьютера и только потом покрыты серебром и золотом. Вот так была побеждена предательская «оловянная чума»»…