Алхимики наших дней могут превращать цемент в металл

29.05.2013

Американцы научились превращать цемент в металл

Алхимики времен короля Артура могли бы позавидовать достижениям современных ученых. Недавно специалисты из международной исследовательской группы создали механизм превращения жидкого цемента в жидкий металл. Эта технология превращает цемент в полупроводниковый материал и открывает широкие возможности для использования его на прибыльный рынке потребительской электроники. С помощью такого цемента можно создавать тонкопленочные резисторы и солнечные батареи, интеллектуальные защитные покрытия и компьютерные микрочипы.

"Этот новый материал имеет множество приложений, включая тонкопленочные резисторы, используемые в жидкокристаллических дисплеях", говорит Крис Бенмор, физик из Аргоннской национальной лаборатории при Министерстве энергетики США, который работал с командой ученых из Японии, Финляндии и Германии, чтобы создать механизм трансформации цемента в металл. Бенмор и Синдзи Кохара из японского ускорительного комплекса SPring-8 руководили исследованиями.

Новая технология позволяет создавать стеклометаллические материалы, которые имеют крайне полезные свойства, включая улучшенную устойчивость к коррозии, чем в случае обычных металлов, уменьшенную по сравнению с обычным стеклом хрупкость, высокую проводимость и текучесть, что упрощает процессы обработки и формовки. Ранее только металлы могли переходить в стеклометаллическую форму. В случае цемента это происходит посредством процесса, называемого захватом электронов. Данное явление ранее наблюдалось только в аммиачных растворах. Понимание того, как цемент превращается в металл с использованием данного механизма, открывает путь для превращения других твердых диэлектриков в полупроводники.

"Явление захвата электронов с превращением жидкого цемента в жидкий металл было обнаружен недавно, и мы до сих пор не можем дать точное объяснение происходящему", сказал Бенмор. "Теперь, когда мы знаем, какие именно условия, необходимы для создания захваченных электронов (электронов в ловушке) в отдельных материалах, мы можем протестировать и другие вещества, чтобы узнать, можно ли их превратить в электропроводящие материалы с помощью данной технологии".

Команда ученых изучала майенит (12CaO•7AlO) - компонент глиноземистого цемента, состоящий из кальция и оксидов алюминия. Исследователи переводили его в жидкую форму при температуре в 2000 градусов по Цельсию с использованием аэродинамического левитатора (компенсирующее силу тяжести устройство), при этом углекислотный лазер (CO2 лазер) использовался для нагревания материала. Материал обрабатывался при различном уровне атмосферного давления, что позволяло управлять трансформацией. Левитатор мешал горячей жидкости касаться поверхности контейнера, препятствуя формированию кристаллов.

Ученые обнаружили, что проводимость достигалась, когда свободные электроны оказывались "захваченными" внутри клеткоподобных структур, которые образуются в стекле. Чтобы углубиться в изучение механизма, который лежит в основе этого процесса, исследователи объединили несколько экспериментальных методик и проанализировали полученные данные с помощью суперкомпьютера.

Источник

Вы можете обсудить интересующие темы или предложить новые на форуме портала http://prostroymat.ru/forum.

Предметный указатель: