NatComm: Ученым удалось визуализировать ударные волны в полимере

Устойчивое развитие — сложная проблема, которая затрагивает множество аспектов. На её решение влияют политика, общество и технологии.

СМИ каждый день напоминают нам о проблеме отходов, публикуя фотографии пластикового мусора в океанах и на пляжах.

Учёные из Школы молекулярных наук и Центра устойчивых макромолекулярных материалов и производства Института биодизайна работают над созданием циркулярной экономики. Они реализуют проекты по биосорсингу, рециклингу, очистке воды, улавливанию углерода и другим направлениям.

Одна из стратегий по ограничению количества выбрасываемых материалов — сократить потребность в производстве пластмасс. Доцент Йоан Симон считает, что это непросто. Продление срока службы деталей может стать решением проблемы.

Детали должны выдерживать многократное использование. Например, привязные ремни рюкзаков, крышки контейнеров, велосипедные и футбольные шлемы должны служить долго.

Саймон задаётся вопросом: как именно происходит поломка? Что случается с материалом, который должен поглощать удары?

Исследователи под руководством Саймона из ASU вместе с коллегами из других организаций разработали новый материал, который позволяет изучать реакцию материалов на высокоскоростные удары.

В журнале Nature Communications опубликовано исследование, в котором описывается, как полимер с механофорами (молекулами, светящимися при сильном механическом воздействии) может регистрировать реакцию материала на удары снарядов. Механофоры фиксируют подповерхностные искажения — информацию, которая раньше была недоступна.

Объединив взаимодействие на молекулярном уровне с передовыми методами визуализации, учёные могут визуализировать образование конусов Маха — акустических волн, которые распространяются в материале быстрее скорости звука.

Учёные создали молекулярные репортёры, которые загораются при превышении снарядом скорости звука в материале. Это похоже на то, как реактивный истребитель переходит на сверхзвук.

Саймон, чья группа десятилетиями работала над внедрением зондов в материалы, с энтузиазмом относится к этой совместной работе. Он объясняет, что многие группы демонстрировали активацию в материалах, деформация которых была видна невооружённым глазом, и это ограничивало применимость молекулярных зондов.

В этом исследовании мы можем изучать процессы, происходящие глубоко внутри материала, видеть, как волны распространяются в нём при ударе.

Мы использовали микроскопическую пушку для оценки последствий удара. С помощью сверхбыстрых камер и передовой микроскопии мы получили информацию о поглощённой энергии и её передаче через материал.

Такие зонды могут дать более глубокое понимание различных импульсных событий, включая лёгкие травматические повреждения головного мозга, аддитивное производство с использованием холодного распыления или гиперскоростные удары в космосе.

07.10.2024


Подписаться в Telegram



Экология

LinUni: Опасные оранжевые почвы угрожают экосистеме больше, чем когда-либо
LinUni: Опасные оранжевые почвы угрожают экосистеме больше, чем когда-либо

Кислые сульфатные почвы имеют оранжевый оттено...

ТПУ: биомасса в топливе повышает его эффективность на 12%
ТПУ: биомасса в топливе повышает его эффективность на 12%

Новый вид шламового биотоплива разработал...

MPB: Космические спутники помогут искать пластиковый мусор на пляжах
MPB: Космические спутники помогут искать пластиковый мусор на пляжах

Новый метод обнаружения пластикового мусора на...

Science: Лесная растительность в Европе мигрирует на запад на 3,56 км ежегодно
Science: Лесная растительность в Европе мигрирует на запад на 3,56 км ежегодно

Многие виды европейских лесных растений переме...

STE: Ученые нашли нанопластик в тканях новорожденных
STE: Ученые нашли нанопластик в тканях новорожденных

Даже новорожденные грызуны могут столкнуться с...

Продовольственная система разрушена, и у нас осталось всего 60 урожаев
Продовольственная система разрушена, и у нас осталось всего 60 урожаев

Защитники окружающей среды, исследователи, фер...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Current Biology: Анализ ДНК опроверг прежние данные о погибших в Помпеях
Current Biology: Анализ ДНК опроверг прежние данные о погибших в Помпеях
Cell: Открыт новый вероятный маркер старения организма
Cell: Открыт новый вероятный маркер старения организма
МФТИ: Линзы тоньше волоса ускорят диагностику болезней на дому
МФТИ: Линзы тоньше волоса ускорят диагностику болезней на дому
В МГУ увеличили эффективность противогрибковых препаратов в 5000 раз
В МГУ увеличили эффективность противогрибковых препаратов в 5000 раз
Memoirs of the Queensland Museum — Nature: Открыт новый вид краба-отшельника
Memoirs of the Queensland Museum — Nature: Открыт новый вид краба-отшельника
Journal of International Development: Холодильник — все еще символ достатка
Journal of International Development: Холодильник — все еще символ достатка
Искусственные рецепторы на основе ДНК коронавируса открывают новые возможности
Искусственные рецепторы на основе ДНК коронавируса открывают новые возможности
Nature Communications: Наночастицы с оснасткой находят белки в плазме крови
Nature Communications: Наночастицы с оснасткой находят белки в плазме крови
B&B: Разработан неинвазивный биосенсор для ранней диагностики заболеваний почек
B&B: Разработан неинвазивный биосенсор для ранней диагностики заболеваний почек
EMBO: Открыта связь между генной мутацией и митохондриальными заболеваниями
EMBO: Открыта связь между генной мутацией и митохондриальными заболеваниями
Ученые выяснили, как защитить томаты от надвигающейся жары
Ученые выяснили, как защитить томаты от надвигающейся жары
Energy & Fuels: Отработанное масло пустят в ход — на переработку в биодизель
Energy & Fuels: Отработанное масло пустят в ход — на переработку в биодизель
JACS: Чтобы отследить реакцию убийцы озона на свет, пришлось обогнать молекулы
JACS: Чтобы отследить реакцию убийцы озона на свет, пришлось обогнать молекулы
Эксперт ТИСБИ дал оценку готовности Татарстана к переходу на водород
Эксперт ТИСБИ дал оценку готовности Татарстана к переходу на водород
EUSEM: Половина всех пациентов с сепсисом умирает в течение двух лет
EUSEM: Половина всех пациентов с сепсисом умирает в течение двух лет

Новости компаний, релизы

На старт! Внимание! MITEX!
Международные эксперты оценили разработанную для нижегородского завода технологию
Фестиваль научных театров «Наука всем!» прошёл в Санкт-Петербурге
«Неделя без турникетов» проходит на предприятиях «Вертолетов России»
Школьных учителей приобщат в современной науке