Čelik koji se liječi
U filmovima znanstvene fantastike šteta na robotima liječi se sama od sebe
Samoizlječivi premazi su posebne boje na bazi mikrokapsula s posebnim polimernim materijalom.S bilo kojim mehaničkim utjecajem, na primjer, ogrebotinom, kapsule se uništavaju i iz njih se oslobađa materijal koji pokrivaOna "liječi" štetu reagirajući s rubovima neoštećenog premaza i uzrokujući da zacijeli ogrebotinu, kao i izolirajući područje od površine.zrak, sprječavajući koroziju metala.
Poteškoća u proizvodnji čelika s takvim premazom leži kako u stvaranju boje s mikrokapsulama tako iu njezinoj primjeni.
Boja je koloidna otopina polimeramodifikatora i mikrokapsula veličine nekoliko mikrometara. Modifikatori, odnosno veziva, potrebni su kako bi polimeri bili unutar mikrokapsula u tekućem stanju. Sastav same smjese je klasificiran, a samo nekoliko tvrtki u svijetu bavi se njenom proizvodnjom - tehnologija je nova i još uvijek je u pilot fazi.
"Samozacjeljujući premazi su posebne boje"
Sastav u tekućem stanju nanosi se na čelik, izatim se veziva uklanjaju pomoću peći za sušenje, ostavljajući kontinuirani sloj polimera s mikrokapsulama. Važno je da je premaz ravnomjerno raspoređen i da se same kapsule ne oštete, inače će se svojstva čelika razlikovati u različitim područjima.
Ako tržište cijeni svojstva materijala, njegova proizvodnja postane veća, a jedinična cijena proizvoda padne, tada se može predvidjeti da će takav čelik postati široko rasprostranjen.
Čelik ubojica bakterija
Koristi se čelik s antibakterijskim premazomlijek. Od njega se izrađuju liječnički instrumenti, elementi bolničkih zgrada poput ograda ili panela na zidovima, gdje se obično nakupljaju štetni mikroorganizmi. Štoviše, tijekom pandemije, mnogi proizvođači opreme, posebno pametnih telefona i prijenosnih računala, počeli su izrađivati kućišta za gadgete.
Postoji nekoliko varijacija o tome kako čelikpoprima antibakterijska svojstva. Češće se na površinu materijala nanosi polimerni premaz koji uključuje ione srebra i bakra. Ovi metali su vrlo učinkoviti u borbi protiv mikroba: nakon kontakta uništavaju njihove ljuske, ubijajući 99% mikroorganizama.
Na primjer, ako je čelik uronjen u otopinuelektrolit i primjenjuju napon na poseban način, na površini se formiraju nanostrukture: mikroskopske bušotine, šiljci i igle.Oni, poput metalnih iona, oštećuju bakterijske membrane i ubijajuIstodobno, tehnološki proces tijekom kojeg se dobiva takav čelik ne razlikuje se od procesaveć se koristi u obradi materijala - na sličan način, metal se polira ili dajeIma antikorozivna svojstva.
Oba pristupa su sigurna za životinjske i biljne stanice: njihova veličina uvelike premašuje veličinu mikroba, osoba se nema čega bojati.
Obećavajuća područja primjene čelika s antibakterijskim premazima danas su proizvodnja ventilacijskih i obložnih ploča - na primjer, unutarnje uređenje u transportu i prostorijama.
"Metalurzi traže načine za stvaranje snažnog i laganog čelika za izradu lakih dijelova"
Heavy Duty Steel - za teške strojeve
Metalurzi traže načine za stvaranje istovremenojak i lagan čelik za izradu lakih dijelova. U proizvodnji automobila to će povećati njihovu brzinu i sigurnost vozača. A u proizvodnji posebne opreme, izdržljivi i lagani trupovi smanjit će potrošnju goriva.
Da bi postigli željene parametre, metalurzi formiraju metalnu strukturu kombinacijom različitih faza, od kojih neke daju povećanje čvrstoće, dok su druge odgovorne za održavanje duktilnosti.
Ukupno se u metalurgiji razlikuje nekoliko faza čelika:ferit, zatim perlit, sorbit, troostit, bainiti i martenzit. Ferit karakterizira mala čvrstoća, dok je duktilan i lako rastezljiv. Što je faza dalje od ferita, to je njegova čvrstoća veća, a duktilnost manja.
Ako se u plastičnu feritnu matricu dodaju inkluzije jačih faza (na primjer, martenzit), dobivate "kolač" koji će bitiIstodobno je duktilna i izdržljiva, zbog svojstava svake od faza.U isto vrijeme, teže je dobiti čelik koji se sastoji od kombinacije različitih faza ako su daleko jedna od druge.Drugi.
Feritno-perlitni čelik naučio se dobiti davno,danas je to jedan od standardnih zadataka metalurgije. Feritno-troostitni i feritno-bainitni čelik mnogo je teže dobiti, ali velike metalurške tvrtke su to ovladale. Ali jaki ferit-martenzit već je rezultat složenog tehnološkog procesa koji zahtijeva posebnu opremu i određenu razinu razvoja tehnologije.
Čelična "srca" električnih uređaja
Jedno od područja primjene čelika kao elektromagnetskog materijala je proizvodnja jezgri transformatora, generatora i elektromotora.Željezo je jedinstveni materijal koji je u stanju stvoriti vlastito magnetsko polje.To je zbog njegove atomske strukture.
Željezni atom u svojoj strukturi ima četiri otvorene 3D ljuske, a umjesto deset elektrona, na njemu je samo šest elektrona.U slučaju nekih elemenata (osim željeza, to je također, na primjer, nikal i kobalt), postaje energetski povoljno ispuniti dva elektrona ljuske 4s, najudaljenije odDakle, postoji nekoliko elektrona u kojima se orbitalni i spinski magnetski trenuci ne kompenziraju, oni kruže oko jezgre i stvarajuVlastito magnetsko polje.
Neki metali (zlato, aluminij) imaju elektronena ljuskama međusobno kompenziraju, zbog čega materijali ne stvaraju magnetsko polje. Postoje mnogi drugi metali s nedovršenim d-ljuskama koji se mogu magnetizirati, ali samo željezo, nikal i kobalt pokazuju ova svojstva na sobnoj temperaturi, a ne samo ohlađeni.
Čelik u elektronici mora biti dobro magnetiziranu vanjskom magnetskom polju i brzo se ponovno magnetizira pri promjeni smjera. Za većinu industrijskih i stambenih mreža to se događa 50 puta u sekundi. Glavni zahtjev u ovom procesu je upravo jednostavnost preokreta magnetizacije, što će osigurati minimalnu potrošnju energije tijekom rada gotovog proizvoda.
Željezo kao materijal je kristalnostruktura u kojoj su atomi smješteni na vrhovima bridova i u središtu kocki. Skoro kao u Legu. Ispostavilo se da se pojedinačna magnetska polja svakog atoma zbrajaju u zajedničko polje - zahvaljujući njemu se dijelovi od željeza mogu ponovno magnetizirati, biti privučeni magnetima ili sami djelovati u svojoj ulozi.
“Željezo je jedinstveni materijal koji može stvoriti vlastito magnetsko polje”
Jedinstveni čelik za transformatore
Transformatorski čelik je jedna od podvrstaelektrotehnički čelici. Ima posebnu strukturu, gdje je kristalna rešetka svakog dijela čelika jednako orijentirana u prostoru, zbog čega je moguće postići minimalne gubitke energije tijekom rada električnog uređaja.
A sada jednostavnim riječima.Velike količine čelika su heterogene - sastoje se od malih "zrnaca" metala u kojima atomi tvore kubičnu kristalnu rešetku. U isto vrijeme, u običnom čeliku, različita "zrna" mogu biti različito usmjerena jedna u odnosu na drugu - njihova magnetska polja također imaju različite smjerove.
U transformatorskom čeliku, metalurzi uspijevajukako bi se postiglo odstupanje između rešetki različitih "zrna" od samo par stupnjeva. Kao rezultat ove orijentacije dobiva se materijal koji u strukturi teži monokristalu, kao da su apsolutno svi atomi materijala uključeni u jednu rešetku, a ne pojedinačna "zrna". Takva struktura metala sa stajališta klasične teorije feromagnetizma je energetski najpovoljnija, budući da magnetsko polje prolazi kroz sva "zrna" u jednom smjeru i omogućuje brzi preokret magnetizacije jezgre električne jedinice. s minimalnim gubitkom snage.
Tehnološki ciklus proizvodnje transformatorskog čelika najsloženiji je u cijeloj metalurgiji.Čelik se topi uz pomoć određenog kemijskog sastava: dodaje se silicij, na primjer, zbogšto povećava električni otpor i površinske struje ne ometaju magnetsko polje.Nakon toga slijedi vruće valjanje, dekapiranje, hladno valjanje, dekarburizirajuće žarenje, drugo hladno valjanje, zaštitni premaz, visokotemperaturno žarenje, električni izolacijski premaz i, u nekim slučajevima, laserska površinska obrada.
U svakoj tehnološkoj fazi donose se odlukenekoliko zadataka, počevši od dobivanja potrebne geometrije trake i završavajući stvaranjem spojeva u površinskim slojevima metala ili preko cijelog dijela trake.
Nanostrukturirani čelik koji izgleda poput gume
Nanostrukturirani se naziva strukturnimčelik, u kojem se odabire kemijski sastav - dodaju se mangan, ugljik, krom - a parametri obrade tvore jedinstvenu strukturu. Pruža visoku čvrstoću i duktilnost.
Ranije su se topili da bi dobili takav materijalčelik s nestabilnom strukturom, zbog čega su tijekom deformacije različite faze metala prelazile iz jedne u drugu, mijenjajući svoja svojstva. Drugim riječima, čelik je postao jači pod mehaničkim opterećenjem.
A nanostrukturirani čelik je materijal, uu kojoj svako "zrno" ima dvojnika orijentiranog u suprotnom smjeru. Ispada materijal koji se ne urušava tijekom deformacije, već se proteže - po svojstvima je više poput gume. Nanostrukturirani čelik može se izdužiti do 50% svoje izvorne duljine bez loma i još uvijek izdržati opterećenja od 10 tona po kvadratnom centimetru. Za usporedbu, obični čelik je 2,5 puta manje čvrst i može se izdužiti samo za 20-25%.
Ovaj materijal, unatoč činjenici da je do sada svojproizveden samo u testnom načinu iu malim količinama, ima velike izglede u automobilskoj industriji i strojogradnji: nanostrukturirani čelik može se koristiti za dobivanje jakih dijelova složenog oblika. No, iako proizvodnja nije masovna zbog složenosti i skupoće, zbog toga je cijena svakog lista previsoka. Ako potreba za materijalom poraste, proizvodnja će poprimiti sasvim druge razmjere, a tada će cijena svakog lista postati prihvatljiva - tko zna, možda će u bliskoj budućnosti svi strojevi biti izrađeni od takvog čelika.
Metalurgija u posljednjih nekoliko desetljećanapravio je snažan korak naprijed: materijali koji su se prije pola stoljeća smatrali znanstvenom fantastikom sada se mogu nabaviti u industrijskim razmjerima. Mnogi od njih još nisu široko rasprostranjeni, ali nije poznato kako će se tržište ponašati: možda ćemo vrlo brzo vidjeti nove vrste čelika u pametnim telefonima, hladnjacima i mikrovalnim pećnicama.
Čitaj više:
Pokazalo se što se događa s ljudskim mozgom nakon jednog sata u šumi
Postalo je poznato koji čaj uništava proteine u mozgu
Pokazalo se da su čudna morska stvorenja u dubinama oceana slična ljudima