МАТЕРИАЛЫ

ИЗОБРЕТЕНИЯ: МАТЕРИАЛЫ

  • Изобретения: Материалы // Фото: © David Trood / gettyimages.de Erfindungen: Material // Foto: © David Trood / gettyimages.de
    Карл Циглер, 1898-1973 гг., химик и лауреат Нобелевской премии


    «Я начал как путешественник, вторгшийся в неизвестную страну».


    Карл Циглер описывает дело своей жизни как долгое путешествие с непредсказуемым результатом. Чужая страна, которую он исследует, — это химия металлов и углеродных соединений. Его работы позволяют осуществлять массовое производство пластмасс, таких как полиэтилен и полипропилен. В 1963 году его награждают Нобелевской премией в области химии.
    Изобретения: Материалы // Фото: © David Trood / gettyimages.de


    РЕЗИНА С ПОЛЯ

    Водолазный костюм, автомобильные шины, резиновые уплотнители — более 40000 повседневных продуктов содержат каучук. Его традиционно получают из млечного сока каучукового дерева. Поскольку деревья растут только в тропическом климате, немецкий химик Фриц Хофманн еще во время Первой мировой войны разрабатывает синтетический каучук. Сегодня каучук — и, соответственно, резина — производится в основном из нефтепродуктов.

    Но потенциал есть и у других источников: например, русский одуванчик (кок-сагыз), млечный сок которого также содержит каучук. Исследователи из Общества Фраунгофера вместе с производителем шин Continental осуществляют изготовление опытной установки для производства каучука из одуванчиков в больших объемах.
    » Видео «Природный каучук из одуванчиков»


    Русский одуванчик (лат. Taraxacum kok-saghyz) является источником природного каучука

    Автомобильные шины скоро могут стать первым промышленным продуктом из одуванчиков

      СТАЛЬ ПО СПЕЦЗАКАЗУ

      Сталь бывает разной. Турбина должна выдерживать иные нагрузки, нежели автомобильный кузов или опора моста. Для того чтобы элементы конструкции соответствовали конкретным требованиям, используются специальные виды стали. На сегодняшний день существует 2500 видов стали.

      Основным компонентом всегда является железо. Посредством добавления примесей — марганца, никеля или хрома — сталь приобретает особые характеристики: к примеру, она становится легче, прочнее или эластичнее. С помощью компьютерных программ учёные могут заранее моделировать и оптимизировать характеристики стали. В результате этого турбины становятся износоустойчивее, самолёты — легче, а автомобили — надёжнее.

      До недавнего времени даже специалисты полагали, что в разработке стали едва ли можно открыть что-то новое. Новые виды стали, полученные немецкими исследователями, свидетельствуют об обратном.


      Сплавы с различными примесями улучшают характеристики стали

      Сегодня сталь оптимизируется для каждого отдельного способа применения, например, для самолётных турбин

        СЕРИЙНЫЙ КАРБОН

        Шлемы, велосипеды, теннисные ракетки, а также самолёты и гоночные болиды «Формулы-1» должны быть максимально лёгкими и вместе с тем — прочными. Достичь этого можно посредством применения полимеров, армированных углеродным волокном, сокращенно CFK. Недостаток: многие рабочие операции ранее выполнялись вручную, что увеличивало стоимость конечных продуктов.

        Немецкие материаловеды сотрудничают со специалистами автомобильной промышленности при разработке новых производственных процессов, делающих CFK более доступными. Станки плетут волокна, придают им форму и наносят смолу. Готовые детали теперь весят вдвое меньше стали, они прочнее и не ржавеют. Это идеальный материал для экономичных самолётов и автомобилей — ведь вместе с весом снижается и расход топлива.


        Новые производственные процессы делают армированные углеродным волокном полимеры более дешевыми

          ЭФФЕКТ ЛОТОСА

          Лепестки лотоса всегда чистые — не случайно это растение считается во многих религиях символом абсолютной чистоты. У этого мифа есть научное обоснование: вода не смачивает листья, а сразу стекает каплями, захватывая с собой грязь. Причину этого выяснил немецкий ботаник Вильгельм Бартлотт в 1970-е годы: поверхность листьев не гладкая, а покрытая тонким слоем микроструктур.

          Сегодня исследователи используют эффект лотоса для разработки специальных поверхностей, отталкивающих воду, масло и даже кровь. Целью учёных является разработка самоочищающихся солнечных элементов, грязеотталкивающих оконных стёкол и высокоэффективных аппаратов искусственного кровообращения.


          На лепестке цветка лотоса вода не задерживается

          В лаках с нанопокрытием применяется эффект лотоса: вода стекает каплями и захватывает с собой грязь

            «УМНАЯ» ОДЕЖДА

            Куртка пожарного со встроенной электроникой, разработанная в рамках исследовательского проекта Федерального правительства Германии, способна на большее, чем просто защита от экстремальной жары. В процессе использования она сообщает точное положение пожарного, показатели его сердечного ритма и температуру тела. При необходимости «умная» куртка подаёт сигнал тревоги в оперативный штаб, который может направить помощь.

            Однако «умная» одежда помогает не только в экстремальных случаях: футболка для фитнеса, над разработкой которой трудятся исследователи Института Фраунгофера, измеряет дыхание и пульс. Благодаря этому спортсмен может оптимизировать свои тренировки.


            «Умная» одежда может спасти жизнь

              ВЕЗДЕСУЩИЙ ПОЛИМЕР

              Игрушечный автомобиль, ведро для чистки, трубы, мусорные мешки, медицинские имплантаты — от высокотехнологичного продукта до повседневного предмета — полиэтилен — это наиболее часто используемый полимерный материал. Он чрезвычайно прочен, не разрушается под воздействием даже агрессивных веществ и выдерживает сильные температурные колебания.

              Технологию экономичного и быстрого изготовления полиэтилена разрабатывает в 1953 году исследователь Института Макса Планка Карл Циглер: газообразный этилен при комнатной температуре и нормальном атмосферном давлении преобразуется в полиэтилен при добавлении определённых соединений металлов — катализаторов Циглера-Натты. Именно это открытие создает условия для массового производства.

              Прочность полиэтилена имеет также отрицательные характеристики: пластиковые пакеты увеличивают горы мусора во всем мире и загрязняют окружающую среду. Например, на полное разложение хозяйственной сумки может уйти несколько сотен лет.


              Нобелевская премия в области химии, 1963 г.: Король Швеции Густав VI Адольф поздравляет Карла Циглера (справа)