Вибрации - это не только постоянные раздражители от дрели Нитори сбоку, музыкальных потугов местной Лирики двумя этажами ниже, выкрученного на максимум телевизора Юкари за стеной, и грохотания строительных работ прямо за окном. Это ещё и вредно для организма.
Но сегодня речь пойдёт о более машинном подходе. В прямом смысле - вибрации изнашивают машины, и в косвенном - ломают механизмы со временем. Чтобы снизить вибрацию и шум, во многих технических приложениях инженеры используют демпфирующие (техн. "устраняющие" колебания) материалы, такие как пенопласт, резина и механические элементы в виде пружин или амортизаторов.
Но тогда растёт цена и тяжесть итогового устройства. Тем более, демпфирование не всегда позволяет устранить вибрации, максимум - немного погасить. Но тут вопрос как с использованием памяти и пространства в компьютерах - раньше надо было изгаляться, сейчас над оптимизацией не думают, средних сил системы хватает, чтобы даже перегруженный код запускать (ну, кроме Эадора).
Всё это является причиной высокого мирового спроса на материалы, которые являются жесткими, несущими нагрузку и обладающими при этом эффективными внутренними демпфирующими свойствами. Но и тут проблема - создать такой материал непросто, поскольку эти два основных свойства обычно являются взаимоисключающими.
Что же делать?
Исследователи материалов ETH (ETH Zurich, университет в Швейцарии) разработали материал, который сочетает в себе эти, предположительно несовместимые, свойства.
Работа Иоанны Цимури (Ioanna Tsimouri) привела к созданию материалов, состоящих из слоев жестких материалов, соединенных ультратонкими резиноподобными слоями, образованными путем сшивания смеси полидиметилсилоксана (ПДМС). В общем, бутерброд с [https://vk.com/wall-148981725_13961|полимерами].
В первых прототипах использовались пластины из кремния и стекла толщиной в 0,2–0,3 мм (причём такого же образца, как и в современных телефонах). Их также соединили резиноподобными слоями толщиной всего несколько сотен нанометров. В том числе и ламинатом, поскольку он долго сохраняет свои изначальные свойства при изменении температуры. Только при -125C он начинает терять свои фишки.
Различные испытания показали, что эти новые композитные материалы действительно обладают теми свойствами, на которые надеялись исследователи из Цюриха. Кроме того, он ещё и экологичнее выходит, чем даже обычный ламинат.
Для выяснения толщины слоя использовали компьютерные вычисления, чтобы при нужном соотношении была и жёсткость, и пластичность у материала. Согласно расчетам, демпфирующие полимерные слои должны составлять <1% от общего объема материала, а слои жесткого стекла или кремния должны составлять >99%.
- Если слой полимера слишком тонкий, эффект демпфирования будет слишком слабым. Если он чересчур толстый, материал недостаточно жесткий, — объясняет Цимури.
#Cirno #Science #Physics@cirno_nb
Мы в VK: https://vk.com/cirno_nb
