Саморемонтирующийся бетон: бетона — Part 4

Содержание

/re/ — Трансгуманизма(и постгуманизма) тред №3

>>626765
>С чего вообще взяли, что технический прогресс приведет к улучшению человека как индивида, если вся история показывает обратное?

>Факт: начиная с эпохи Возрождения, человечество всё меньше времени проводит в обычном Мире, и всё больше времени проводит в реальностях виртуальных: сначала — за чтением художественных книг, посещением театра, слушанием музыки, посещением картинных галерей, музеев, и т.п., а в 20-м веке — и у телевизора, а ближе к 21-му — у персонального компьютера (т.н. компьютерная революция). Куда ведёт эта тенденция — очевидно: человечество всё больше окружает себя виртуальной реальностью, погружается в виртуальность всё сильнее, и когда-нибудь, раньше или позже — будет сидеть в ней безвылазно (в компьютерной виртуальной реальности). Это — следствие прогресса, и в целом, прогрессивное явление (виртуальность, духовно и информационно — богаче обычной реальности).

>Виртуальные миры и вселенные — реальность идеальная для человека, реальность, в которой находиться — одно удовольствие, притом не грубое, а и возвышенное. В виртуальности — безграничные возможности для любого творческого и интеллектуального труда, а ещё — любые приключения, могущество быть кем угодно, жить как угодно, в любом из прекрасных миров и вселенных, по выбору, и развиваться, общаться, исследовать, творить…

>Человечество будущего — не станет покорять галактику, и не будет строить звездолёты: ведь гораздо проще и энергетически выгодней — строить виртуальные миры и вселенные, всё более развитые и детализированные, и погрузиться в них всецело, забыв об обычной реальности — которая вскоре будет казаться слишком простой и скучной, тусклой и слабой на возможности.

Зачем лететь сквозь обычную реальность к планетам соседней звезды, и тратить на это колоссальные энергии и время, если с помощью этой же энергии — можно будет создать хоть миллионы виртуальных (компьютерных) галактик с содержимым, никак не отличимым по детализации — от содержимого галактик обычной реальности? Неотличимые от обычных (по детализированности), но гораздо более интересные, содержательные и красочные, бесчисленные виртуальные миры — не предпочтительнее ли будут полёта к соседним безжизненным планетам и далёким звёздам?

Пожалуй, во всём этом — и кроется разгадка того, почему астрономы — до сих пор не поймали сигналов от внеземных цивилизаций, и не увидели ни одного следа их «грандиозной деятельности», ни кораблей, размером с солнечную систему, ничего… Безбрежные просторы космоса обычной реальности, с миллионами (видимых в современные телескопы) галактик и биллионами звёзд и туманностей — изучены очень пристально, но в итоге — все колоссальные просторы космоса выглядят безжизненными и мёртвыми. Да что там говорить: за пять миллиардов (!) лет существования Земли, никакие инопланетяне — к нам так и не прилетели (и не колонизировали Землю). А жизнь-то, и разум — явления, конечно, не уникальные, и должны встречаться часто. Так куда же все они подевались?! Почему за 5 000 000 000 (!!!) лет существования Земли (а это — поистине грандиознейший срок), инопланетные сверхразвитые цивилизации так и не добрались до Земли?

>Ответ: потому, что все по-настоящему развитые внеземные цивилизации — полностью погружены в виртуальные реальности, где и развиваются далее, создают себе невообразимо прекрасные и сложные (виртуальные) вселенные и миры, в которых являются богами, и помнить не помнят о существовании обычной реальности, в которой, впрочем, их (бессмертные, благодаря технологиям) тела всегда продолжают находиться, как и саморемонтирующиеся компьютеры, и обслуживающие роботы.

Сами такие инопланетные цивилизации — достигли т.о. стадии богов, и пребывают в блаженстве, живут счастливо и интересно — в виртуальности с безграничными возможностями, и безвозвратно бросили нашу скучную и простую, обычную реальность, оставили её в прошлом, как пройденный этап. (Кстати, вспомним, в связи с этим, гениальную догадку ещё древнеримского мыслителя Лукреция Кара, — о том, что боги — пребывают в блаженстве и не вмешиваются в жизнь людей на Земле).

И вправду: зачем инопланетянам (богам) летать по обычным мирам и вмешиваться в жизнь примитивных существ, их населяющих, если энергетически — в миллиарды раз выгоднее, и проще, и многократно интереснее, и полезнее — обитать себе в своих виртуальных мирах и вселенных, подстроенных под специфические и индивидуальные интересы и все нужды счастливого бытия, безграничного творчества, и всемогущества?

>Такая же судьба, конечно же, неотвратимо должна ожидать и человечество: происходит переход к этой стадии развития цивилизации (т.е. виртуальной стадии) уже в современности, и дорастать до полного выхода из обычной реальности, и превращения в богов — людям нашей цивилизации уже осталось недолго (счёт идёт, видимо — на считанные десятилетия).

https://fil.wikireading.ru/203

это все фотоны / Комментарии / Хабр

Академик РАН Андрей Зализняк — известный лингвист, специалист по древненовгородскому диалекту и «Слову о полку Игореве», лауреат Государственной премии России 2007 года — выступил с лекцией на неожиданную для ученого такого уровня тему: «О ложной лингвистике и квазиистории». После своего выступления, которое состоялось на ярмарке интеллектуальной литературы Non-Fiction в рамках «Фестиваля мировых идей», организованного журналом «Вокруг света», академик объяснил «Газете.Ru», что ложная наука — совсем не безобидный элемент псевдонаучного фольклора.

— В своей лекции вы разобрали методы, которыми авторы и сторонники самодеятельных учений, в частности печально знаменитой «новой хронологии» Анатолия Фоменко, пытаются дискредитировать современную науку. Есть ли у вас собственное объяснение подобной лженаучной деятельности и конкретно личности Фоменко — крупного математика и вашего коллеги по Российской академии наук, настойчиво дискредитирующего научную историю и лингвистику?

— В математических познаниях Фоменко не сомневаюсь, впрочем я не математик, и это совершенно не моя область компетенции. Но что касается его исторических и языковых штудий, то математика сыграла здесь скорее роковую роль. У математиков замечательно развит комплекс превосходства. Они считают, что в любом деле они всегда смогут разобраться лучше любых специалистов. Это первое, что помогло Фоменко преодолеть барьер критического отношения к его выводам и смело выступить в совершенно чужой для него научной области.

Что касается его феномена… На меня он производит впечатление фанатика, который свято верит в то, что он открыл.

Хотя начиналось все со вполне оправданного научного интереса — проверить выводы предтечи «новой хронологии» Николая Морозова. И в течение какого-то времени Фоменко развивал чисто математическую сторону своего интереса к альтернативной хронологии. Существенный сдвиг произошел позже, когда он стал применять математику к историческим данным, отбирая их вне соответствия критериям исторического исследования. Исторические параллелизмы, которыми он обосновывает свои выводы, основаны на совершенно вульгарном прочтении имен и хронологий.

— В чем причина подобной слепоты к фактам, если не считать, что все это — обсессивный бред, принявший форму научной деятельности?

— Никакого сознательного жульничества я здесь не предполагаю. Думаю, это эффект фанатической веры в новую сверхценную идею. Его дальнейшая эволюция, скрещенная с национализмом, вообще печальна: всех этих чудовищных идей в духе «русских этрусков», Индии, скрещенной с русским наречием «инде» («в другом месте» по-старославянски. – «Газета.Ru»), которые я здесь обильно цитировал в лекции, и что Россия в прошлом владела всем миром, в его ранних работах все же не было. Его ли это идеи или его окружения? Так или иначе, он подписывается под этими сочинениями.

— Фоменковской «новой лингвистике» предшествовала более, так сказать, цивилизованная альтернативная теория, так называемая яфетическая теория академика Николая Марра, которую поддержал Сталин. Симпатии к идеям Фоменко высказывают и наши элиты. Помнится, ими был впечатлен даже Гарри Каспаров, усомнившийся в историческом существовании Древней Греции.

— К Марру у меня двойственное отношение. Он достоин уважения как крупный востоковед, лингвист, но до того момента, когда он, как бы это лучше выразиться, не свихнулся, то есть до 20-х годов и изобретения «коммунистической лингвистики». Все его дальнейшие сочинения к собственно научной лингвистике отношения не имеют никакого.

— Современная научная лингвистика, как, впрочем, и история, очень уязвима перед критиками, находящими в ее методах элементы «гуманитарного позитивизма», то есть склонности выдавать интерпретации за факты. Насколько в современной лингвистике сильна метафизическая составляющая, которую лингвисты предпочитают не афишировать?

— Вы задаете философский вопрос, а не лингвистический. Не рискну тут как-то определенно отвечать. Какая-то глубинная правда за такой метафизической позицией имеется, но в любом случае научная лингвистика принадлежит к традиции рационального знания, рационального исследования. Когда рациональные объяснения становятся недоступны, как в случае профанной, любительской лингвистики, в случае того же Фоменко, это опасно. Такие любители могут становиться очень агрессивными. Что делать с этой агрессией? Это социологическая проблема. Как у лингвиста у меня нет рецепта по ее решению, кроме настойчивого просвещения, конечно же.

— Сторонники альтернативных теорий часто упрекают научных лингвистов, что они не хотят с ними дискутировать «по-настоящему».

— Я готов дискутировать, если мой оппонент исходит из одинаковых представлений, что является научным критерием. Дискутировать же на тему, что Иван Грозный — это четыре разных человека, у которых было по две жены (у Ивана Грозного, согласно некоторым упоминаниям, было восемь жен. – «Газета.Ru»), особенно если дискуссия, не дай бог, будет публичной и транслироваться по нашему телевидению, — в таком подарке дилетантам я участвовать не буду. Настоящие, немножко занудные и скучные ученые, ищущие истину, а не чужого одобрения, которых сажают напротив клоунов, всегда будут получать меньше голосов на таких шоу.

— Существует ли альтернативная лингвистика на Западе? Как вы объясняете расцвет подобного рода штудий в России.

— Расцвет объясняется подспудно накопившимся протестом за десятилетия тотального идеологического контроля, исключавшего любые альтернативные официальным точки зрения. Когда плотина была прорвана, недоверие и желание высказывать по любому поводу альтернативную, притом как можно более противоположную точку зрения стало массовым. Позитивные эффекты от этого какие-то были, но расцвело огромное количество пустоцветов. В западной науке такие пустоцветы тоже есть, но их намного меньше, и отличаются они меньшей агрессивностью. Альтернативная хронология и лингвистика в основном отечественный феномен. Притом на Украине ситуация с расцветом альтернативных мнений даже более плачевная, чем в России.

— Вы известный защитник подлинности «Слова о полку Игореве», вероятность фальсификации которого, как показал сделанный вами лингвистический анализ текста, получилась ускользающе малой. Но есть и другие славянские памятники, вокруг которых разгорелось много споров, например «Велесова книга».

— Это безусловная фальсификация — и фальсификация неумелая, в отличие от Зеленогорской и Краледворской рукописей Вацлава Ганки, раскусить которые удалось не сразу. По всем признакам автором «Велесовой книги» был тот самый Миролюбов, который передал ее для публикации в русском эмигрантском журнале в Сан-Франциско. Миролюбов утверждал, что получил дощечки, исписанные текстом, от полковника Добровольческой армии Али Изинбека, якобы нашедшего их в одной из разоренных усадеб на северо-востоке Украины. По словам Миролюбова, Изинбек показал ему эти дощечки в 1925 году. До 1941 года он их переписывал, но после гибели Изинбека дощечки забрало гестапо — обычная при фальсификациях история, когда «подлинник» неожиданно безвозвратно исчезает. Далее, в 1953 году, Миролюбов предоставил переписанный текст Александру Куренкову для публикации в журнале «Жар-птица».

— Что вы можете сказать об издаваемом сейчас новейшем переводе Библии? Этим летом решение издать параллельно с новым переводом Библии, сделанным группой Михаила Селезнева, перевод Нового Завета Валентины Кузнецовой вызвало, как известно, раскол в Российском библейском обществе.

— О переводе, сделанном группой Селезнева, могу с уверенностью сказать, что это работа высококвалифицированных специалистов, продолжающих традицию предыдущих переводов Библии, сделанных в соответствии с современными им научными критериями. За качество этого перевода можно быть спокойным.

— Продолжает издаваться монументальный «Словарь этимологических и сокрытых значений» арабиста Николая Вашкевича, кстати когда-то защитившего лингвистическую диссертацию в Институте востоковедения. Его «лингво-этнический периодический закон» и зеркальные русско-семитские аналогии набирают популярность среди лингвистов-любителей. Какова научная составляющая у этой работы?

— Чудовищная! Поражает масштаб этого сочинения в 40 томах (хотя издано, если не ошибаюсь, пока четыре тома), пытающегося последовательно доказать арабское происхождение русского языка. Классической пример любительской лингвистики. Трудно сказать, представляет ли автор вообще, как подобного рода превращение одного языка в другой могло произойти в реальности.

— Не кажется ли вам, что столь подробный разбор всяких альтернативных лингвистик совсем не в коня корм? Не пора ли рассматривать «новую хронологию» как элемент современной городской культуры, интересный прежде всего для фольклористов? В качестве народной самодеятельности, так сказать?

— Не кажется! На Украине «Велесова книга» официально включена в программу школьного образования как подлинный источник по духовной истории наших предков. Делайте выводы.

Чудеса маскировки, или как надуть противника. 100 великих достижений в мире техники

Чудеса маскировки, или как надуть противника

Надуть, то есть обмануть противника, у военных во все времена считалось хорошим тоном. Но только, пожалуй, в XX веке это надувательство приняло особые масштабы, стало особо изощренным.

Агроном на войне. Искусству маскировки военные так называемых цивилизованных армий учились у буров и американских индейцев. Учителя оказались хорошими, и в XIX веке армии перестали щеголять в пестрых мундирах, маршировать по полю боя плотными колоннами, а потом и вообще закопались в землю.

Во время Первой мировой войны зрение разведки обострилось чрезвычайно, когда она получила в свое распоряжение сначала подзорные трубы и бинокли, а впоследствии фото– и киноаппараты, смогла взирать на поле боя с высоты птичьего полета, то есть с борта аэростатов и аэропланов.

Однако не дремали и маскировщики: в ход шли все новые методы и средства. Например, чтобы скрыть от вражеских глаз артиллерийские позиции, севастопольские моряки еще в Крымскую войну впервые применили рыбачьи сети с навешанной на них растительностью. С их легкой руки маскировочные сети разошлись по всем армиям всего мира, на переднем крае стали вырастать искусственные леса, фальшивые холмы и сугробы…


Маскировали не только боевые позиции, но и целые города. Так, чтобы ввести в заблуждение немецких летчиков-наблюдателей, французы в Первую мировую войну проделали титаническую работу. На местности, сходной с расположением французской столицы, был coоружен еще один, фальшивый Париж, в котором были скопированы изгибы, создано точное подобие версальских каналов, проложена железная дорога и «выстроены» городские кварталы.

По ночам светом имитировалось движение городского транспорта и поездов. Конец этой на редкость обширной, дорогостоящей мистификации положило лишь заключение мира.

Впрочем, хороший результат в маскировке можно получить и при небольших затратах. Например, Николай Степанович Конюшков никакого отношения к авиации до 1932 года не имел. Работа у него была самая что ни на есть земная – заведующий отделом лугов и пастбищ Института кормов имени В.Р. Вильямса.

Впервые он полетел на самолете в 1932 году с самим Петром Ионовичем Барановым, начальником Главного управления авиационной промышленности. Они летели осматривать предполагаемые новые аэродромы для «ястребков». И если Баранова интересовали тактико– технические данные будущей взлетной площадки, то Конюшков оценивал состояние луга. Летчики просили обеспечить им такой «газон», чтоб и лохмат был в меру, и в меру пружинист, и чтоб не истирался под колесами как можно дольше. Они надеялись, что агроному удастся совместить два взаимоисключающих требования: довести грунт взлетного поля до плотности застывшего бетона, а затем вырастить на нем ровный травяной ковер.

Николай Степанович перепробовал почти все травы, высевал смесь из семян шести – восьми сортов. И в конце концов вырастил ковер достаточно плотный и прочный; сто раз на дню могли взлетать и садиться «ястребки», а дерн выдерживал. Причем самой «авиационной» травой оказался обыкновенный мятлик, который исправно произрастал под любыми колесами…

Однако если до Второй мировой войны Н.С. Конюшков занимался авиационными «газонами» периодически, по личной просьбе П.И. Баранова, то уже в июле 1941 года в план работы института была уже официально внесена тема «Устройство дернового покрова на летных полях».

А чуть позднее он получил и еще одно спецзадание от ВВС СССР. Конюшкова попросили сделать так, чтобы выращенные им «газоны» было трудно заметить с воздуха. Сами самолеты отгоняли на опушку леса, маскировали сетями и растительностью. Но как замаскировать летное поле?

Конюшков разработал весьма дешевый, но эффективный способ маскировки. Теперь он летал по фронтовым аэродромам, возя с собой мешок-другой азотных удобрений. Прибыв на место, собирал солдат из батальона аэродромного обслуживания и ставил перед ними боевую задачу – разбросать удобрения в указанных им местах.

Максимум сутки тратил ученый на каждый аэродром. И улетал на другой. А там, где он приказал разбросать удобрения, уже на следующий день после его отъезда трава меняла свой цвет, становилась темно-зеленой. И сверху казалось, что на ровном поле появились некие овраги и ямы.

Качество агромаскировки подтвердили фашисты: они старательно бомбили соседние поляны, оставив летное поле в неприкосновенности.

О чем не писали газеты. Вторая мировая война вообще интенсифицировала противостояние наблюдения и маскировки. Стены и крыши особенно ценных зданий, разрисованные так, чтобы сбить с толку воздушных разведчиков и штурманов авиации противника, фальшивые надстройки и трубы на кораблях, камуфлирующая окраска техники, маскировочное обмундирование бойцов – все это широко применялось во время ведения военных действий.

Порой дело доходило и до использования совсем уж необычных методов. Вот лишь один пример. Осенью 1942 года на обширных лесных массивах западных штатов США стали возникать таинственные взрывы, сопровождавшиеся пожарами. Стараниями контрразведки через некоторое время удалось установить причину возгораний. Японцы додумались прикреплять авиационные зажигательные бомбы к воздушным шарам и с попутным ветром отправлять их на территорию США. Конечно, точность подобной бомбардировки была весьма приблизительна, но японцы логично рассчитали, что Соединенные Штаты – страна большая и промахнуться мимо нее довольно затруднительно. Спустя несколько часов после запуска на воздушном шаре срабатывал таймер, бомба летела вниз и поджигала лес.

Как бороться с подобными бомбардировками? Выходом из положения оказалось… газетное молчание. Американцы «замаскировали» следы бомбардировок, засекретив информацию об их результатах. В итоге сами японцы усомнились в действенности своей затеи, и налеты воздушных шаров прекратились.

Бои без выстрелов. Война заставила на многое взглянуть по-иному. Еще вчера людей радовало чистое голубое небо, а сегодня они поглядывали на него с опаской: в любую минуту из-за горизонта могли нагрянуть вражеские бомбардировщики. До войны Адмиралтейская игла в Ленинграде радовала взор блеском своей позолоты. А с началом артобстрелов города этот блеск пришлось притушить – игла не должна обозначать центр города, служить ориентиром для фашистских артиллеристов и пилотов.

Но как накрыть чехлом громаду, взметнувшуюся на десятки метров ввысь? На помощь призвали альпинистов. Команда аэростата накинула на верхушку иглы петлю троса. По тросу поднялись ленинградские альпинисты с чехлом. И игла перестала сверкать на солнце, стала неразличимо серой. Накрыли чехлом и шпиль Петропавловки, закрасили купол Исаакия. Замаскировали железные дороги. Раскинули пеструю сеть над Смольным: дворец сверху выглядел городским сквером. Создали ложные аэродромы: на пустынных окраинах автомобили наездили колесами «взлетные дорожки».

Что спрятать не удалось – огромные заводы, судоверфи, – старались защитить зенитным огнем, прикрыть воздушными баррикадами. Каждый вечер в небо поднимались аэростаты воздушного заграждения. Один баллон с водородом мог подняться на высоту 4 км, два, соединенные вместе, поднимали прицепленный к ним трос на 6 км. Этот тонкий, совершенно невидимый ночью трос и представлял собой главную опасность для вражеской авиации. К верхней части троса подвешивали мину и устройство, которое при ударе самолета о стальную нить, автоматически перерезало ее. Освободившийся конец с миной подтягивала к себе обреченная машина; взрыв – и на землю сыпались обломки…


На аэростате в это время срабатывал разрывной клапан. Газ выходил из оболочки, и она плавно опускалась в город, где ее подбирали, чинили, если это было необходимо, и вечером снова поднимали в небо.

Резиновые ракеты и танки. Со временем надувные монстры начали свою службу не только в небе, но и на земле. Нынешний этап «надувательства» начался в 1993 году. Гендиректору «Русбала» Александру Таланову пришла в голову мысль о возможности сотрудничества с оборонкой. До этого руководимая им организация выпускала лишь спортивные аэростаты да детские надувные аттракционы.

Таланову сначала удалось заключить договор с военными о совместных научно-исследовательских работах. Потом последовали заказы на имитацию конкретного вооружения: зенитно-ракетного комплекса С-300, танков и самолетов… И лишь после этого – коммерческое сотрудничество. Пройдя через все бюрократические преграды, «Русбал» стал поставщиком надувной техники для нужд Российской армии.

Надувная ракетная позиция

Ныне пневматический макет – это не просто визуальная имитация. Изнутри он снабжен металлизированной пленкой, которая делает резину более заметной в радиолокационном диапазоне. Для обмана тепловизоров в макет ставят своеобразные печки – генераторы тепла в местах, где танк должен иметь повышенную температуру, в районе моторного отделения и выхлопных дюз.

Впрочем, создавать совершенно точную копию от «резинщиков» никто и не требует. Ведь макет, как правило, прикрывается еще маскировочной сеткой, и с расстояния метров в триста заметить разницу уже вряд ли кому удастся.

Тем не менее, прежде чем приступить к созданию новой модели, специалисты тщательно обмеривают образец. Затем думают, как сделать надувную копию. Изнутри макет представляет собой сложную систему соединений и нервюр; если просто сделать танк полым, то он раздуется почти как шар. Заполнение воздухом происходит через одно отверстие, поэтому в нервюрах предусмотрены каналы для пропуска воздуха из одного отсека танка в другой.

Главное ноу-хау «Русбала» – постоянная подкачка воздуха. Дело в том, что макеты делают из полиэфирных тканей типа «Оксфорд-210» и «Оксфорд-420» с полиуретановым покрытием. Эти ткани широко используются при изготовлении палаток, тентов, павильонов, шатров, а также походной одежды и сумок. Они дешевы, легки, достаточно прочны, но не обладают стопроцентной герметичностью. Кроме того, детали макетов сшиваются с помощью обычной швейной машинки, а значит, швы тоже пропускают воздух. Вот и приходится постоянно восполнять его утечку с помощью вентилятора.

Но, может, это даже и к лучшему. Макету не страшны пулевые попадания и мелкие проколы. Даже если в ткани образуется полуметровая дыра, ее можно быстренько заштопать, и макет еще послужит до капремонта.

Интересно, что башни танков можно вращать, стволы – поднимать и опускать, люки – открывать и закрывать, некоторые элементы – например, навесные топливные баки – снимать для имитации различных модификаций боевой машины.

Ныне «Русбал» выпускает копии самолетов МиГ-31 и Су-27, танки СТ-72 и Т-80, зенитную ракетную система С-300, комплекс 9К79-1 «Точка-У» и т. д. Какой поступит заказ, то и сделают. И будут надувать противника до тех пор, пока маскировщики не придумают что-либо еще.

Например, начнут заменять резиновые макеты голографическими копиями боевой техники. Или используют иные средства…

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

100 великих достижений в мире техники» — читать онлайн бесплатно, автор Станислав Николаевич Зигуненко

Станислав Николаевич Зигуненко

Сто великих достижений в мире техники

К читателю

Чудеса бывают разные. Одни – сказочные. Это когда «по щучьему велению, по моему хотению». Другие – реальные. Например, когда в 1961 году в космос полетел Ю.А. Гагарин, многими его полет был воспринят как своего рода техническое чудо. Не случайно и С.П. Королев – главный конструктор, под руководством которого был осуществлен данный проект, – назвал эту и подобные разработки «фантастикой в чертежах».

Такие реальные чудеса нередко случаются и в наши дни. И порой мы даже им не удивляемся. А зря. Каждое такое «чудо» есть концентрат остроумной идеи, точного расчета, великолепной технологии и упорного труда. Такими чудесами стоит гордиться, по ним стоит учиться.

Десять лет тому назад в издательстве «Вече» уже выходила книжка о технических чудесах. Однако она давно стала библиографической редкостью. Кроме того, время идет, техника развивается, и то, что казалось чудом еще вчера, сегодня становится обыденной реальностью. Ну а если так, то на смену одним чудесам должны прийти другие.

В первой книге в основном рассказывалось об осуществленных «чудесах», о том, что уже сделано. В этом же сборнике речь пойдет в основном о тех устройствах, агрегатах, машинах, сооружениях, технологиях и т. д., которые только-только переступили пороги лабораторий, а то и вообще еще находятся на стадии проектирования. Но время бежит быстро. И то, что сегодня является мечтой, завтра может стать явью.

Чудеса высоких технологий

Большинство современных технических чудес обязаны своим рождением развитой индустрии, высокотехнологичному промышленному производству. Причем не надо думать, что производство – это непременно нечто большое, дымное и грохочущее. Нынешние технологи предпочитают добиваться результата порою даже невидимыми, но весьма действенными средствами.

По следам большого взрыва

Удивительно, но самый мощный в мире ускоритель элементарных частиц – Большой адронный коллайдер (БАК), испытания которого идут в Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН), еще до своего пуска стал предметом судебного иска. Кто и почему судился с учеными?

Не судите коллайдер… Жители штата Гавайи Уолтер Вагнер и Луис Санчо обратились в федеральный окружной суд Гонолулу с иском против ЦЕРНа, а также американских участников проекта – Министерства энергетики, Национального научного фонда и Национальной лаборатории ускорителей имени Э. Ферми вот по какой причине. Американские обыватели опасались, что столкновения имеющих огромную энергию субатомных частиц, которые будут проводиться в ускорителе, чтобы имитировать события, происходившие во Вселенной в первые мгновения после Большого Взрыва, могут создать объекты, угрожающие существованию Земли.

Опасность, по мнению истцов, представляют в первую очередь так называемые черные дыры – физические объекты, которые могут поглотить часть объектов на нашей планете – например, какой-нибудь крупный город.

Большой адронный коллайдер в Церне. В рамке – моделирование процесса рождения бозона Хиггса в детекторе CMS

Несмотря на то что иск поступил в суд в начале апреля 2008 года, специалисты вовсе не отнеслись к нему как к первоапрельской шутке. А устроили 6 апреля в Центре ядерных исследований день открытых дверей, пригласив на экскурсию по ускорителю представителей общественности, журналистов, студентов и школьников, чтобы те не только смогли своими глазами увидеть уникальный научный инструмент, но и получить исчерпывающие ответы на все интересующие их вопросы. Прежде всего, конечно, организаторы проекта постарались убедить посетителей в том, что БАК никак не может стать виновником «конца света».

Да, находящийся в кольцевом туннеле с длиной окружности в 27 км коллайдер (от англ. collide – «сталкиваться») способен разгонять протонные пучки и сталкивать их с энергией до 14 тераэлектронвольт 40 млн раз в секунду. Физики полагают, что при этом можно будет воссоздать условия, которые возникли спустя одну триллионную долю секунды после Большого Взрыва, и таким образом получить ценную информацию о самом начале существования Вселенной. Но вот относительно того, что при этом возникнет черная дыра или вообще неизвестно что, представитель ЦЕРНа Джеймс Джилльс высказал большие сомнения. И не только потому, что оценка безопасности коллайдера постоянно проводится теоретиками, но и исходя просто из практики.

«Важным аргументом в пользу того, что эксперименты ЦЕРНа безопасны, является уже само существование Земли, – сказал он. – Наша планета постоянно подвергается воздействию потоков космического излучения, энергия которых не уступает, а зачастую и превосходит церновские, – и до сих пор не уничтожена ни черной дырой, ни иными причинами. Между тем, как мы подсчитали, за время существования Вселенной природой выполнено по меньшей мере 1031 программ, подобных той, что мы только собираемся осуществить»…

Не видит он особой опасности и в возможности возникновения неконтролируемой реакции аннигиляции с участием античастиц, которые возникнут в результате экспериментов. «Антивещество в ЦЕРНе действительно производят, – подтвердил ученый в интервью журналу New Scientist. – Однако тех его крох, что можно искусственно создать на Земле, не хватило бы даже на самую маленькую бомбу. Хранить же и накапливать антивещество исключительно трудно (а некоторые его виды – вообще невозможно)»…

Поиски бозона. Кстати, тот же журнал писал, что российские специалисты – профессор Ирина Арефьева и доктор физико-математических наук Игорь Волович из Математического института имени Стеклова в Москве – полагают, что масштабный эксперимент в ЦЕРНе может привести и к появлению первой… машины времени в мире.

Я попросил прокомментировать это сообщение профессора Ирину Ярославовну Арефьеву. И вот что она рассказала:

«Мы все еще довольно мало знаем об устройстве окружающего нас мира. Помните, древние греки полагали, что все объекты состоят из атомов, что в переводе с греческого означает “неделимый”.

Однако со временем выяснилось, что и сами атомы имеют довольно сложное устройство, состоят из электронов, протонов и нейтронов. В первой половине XX века вдруг оказалось, что те же электроны с протонами и нейтронами в свою очередь могут делиться на ряд частиц. Поначалу их опрометчиво назвали элементарными. Однако к настоящему времени выясняется, что и многие из этих так называемых элементарных частиц могут в свою очередь делиться…

В общем, когда теоретики попытались свести все полученные знания в рамках так называемой Стандартной модели, то оказалось, что центральным ее звеном, по некоторым данным, являются хиггс-бозоны».

Загадочная частица получила свое название по имени профессора Питера Хиггса из Эдинбургского университета. В отличие от профессора Хиггинса из известного мьюзикла, он занимался не обучением правильному произношению симпатичных девушек, а познанием законов микромира. И еще в 60-х годах прошлого столетия сделал такое предположение: «Вселенная вовсе не пуста, как нам кажется. Все ее пространство заполнено некоей тягучей субстанцией, через которую осуществляется, например, гравитационное взаимодействие между небесными телами, начиная от частиц, атомов и молекул и кончая планетами, звездами и галактиками».

Говоря совсем уж попросту, П. Хиггс предложил вернуться к идее «всемирного эфира», которая однажды была уж отвергнута. Но поскольку физики, как и прочие люди, не любят сознаваться в своих ошибках, то новую-старую субстанцию теперь называют «полем Хиггса». И ныне считается, что именно оно, это силовое поле, придает ядерным частицам массу. А их взаимное притяжение обеспечивается носителем гравитации, который вначале было назвали гравитоном, а теперь – хиггс-бозоном.

В 2000 году физикам показалось, что они, наконец, «поймали» бозон Хиггса. Однако серия экспериментов, предпринятых для проверки первого эксперимента, показала, что бозон снова ускользнул. Тем не менее многие ученые уверены, что частица все-таки существует. И чтобы поймать ее, надо просто построить более надежные ловушки, создать еще более мощные ускорители. Один из самых грандиозных приборов человечества всеобщими усилиями был построен в ЦЕРНе близ Женевы.

Впрочем, ловят бозон Хиггса не только для того, чтобы убедиться в справедливости предвидения ученых, найти еще одного кандидата на роль «первокирпичика Вселенной».

«Есть, в частности, и экзотические предположения по поводу устройства Вселенной, – продолжала свой рассказ профессор И.Я. Арефьева. – Традиционная теория говорит о том, что мы живем в четырехмерном мире – три пространственные координаты плюс время. Но есть гипотезы предполагающие, что на самом деле измерений больше – шесть или десять, а то и больше. В этих измерениях сила гравитации может быть существенно выше, чем привычное нам g. А гравитация, согласно уравнениям Эйнштейна, может влиять на течение времени. Отсюда и возникла гипотеза о “машине времени”. Но она даже если и существует, то в течение очень короткого времени и в очень малом объеме»…

Столь же экзотична, по мнению Ирины Ярославовны, и гипотеза об образовании при столкновении встречных пучков миниатюрных черных дыр. Даже если они и образуются, то время жизни их будет столь ничтожно, что их будет чрезвычайно трудно просто обнаружить. Разве что по косвенным признакам, например рентгеновскому излучению Хокинга, да и то уже после того, как сама дыра исчезнет.

Словом, реакции, по некоторым расчетам, будут происходить в объеме всего лишь 10–20 куб. см и настолько быстро, что экспериментаторам придется немало поломать голову, чтобы поставить нужные датчики в соответствующих местах, получить данные и затем соответствующим образом их интерпретировать.

Продолжение следует… С той поры, когда профессором Арефьевой были сказаны вышеприведенные слова, до момента написания данных строк прошло почти пять лет. За это время состоялся не только первый пробный пуск БАКа и еще несколько последующих. Как вы теперь сами знаете, все остались живы, и ничего страшного не произошло. Работы продолжаются…

Ученые только жалуются, что им очень трудно следить за исправностью всего оборудования этой уникальной научной установки. Тем не менее они уже мечтают о строительстве гигантского ускорителя частиц следующего поколения – Международного линейного коллайдера (International Linear Collider, ILC). Во всяком случае, вот что пишут по этому поводу Барри Бэриш, заслуженный профессор Калифорнийского технологического института, который руководит работами по проектированию Международного линейного коллайдера, его коллеги – Николас Уокер Уокер, специалист в области физики ускорителей из Гамбурга, и Хитоши Ямамото, профессор физики в университете Тохоку в Японии.

«Конструкторы ILC уже определили основные параметры будущего коллайдера, – сообщают ученые. – Его длина – около 31 км; основную часть займут два сверхпроводящих линейных ускорителя, которые обеспечат электрон-позитронные столкновения с энергией 500 ГэВ.

Пять раз в секунду ILC будет генерировать, ускорять и сталкивать почти 3000 электронных и позитронных сгустков в импульсе длительностью 1 мс, что соответствует мощности 10 МВт для каждого пучка. КПД установки составит около 20 %, следовательно, полная мощность, которая понадобится ILC для ускорения частиц, составит почти 100 МВт».

Для создания пучка электронов мишень из арсенида галлия будет облучаться лазером; при этом в каждом импульсе из нее будут выбиваться миллиарды электронов. Эти электроны сразу будут ускорены до 5 ГэВ в коротком линейном сверхпроводящем ускорителе, а затем инжектированы в 6,7-километровое накопительное кольцо, расположенное в центре комплекса. Двигаясь в кольце, электроны будут генерировать синхротронное излучение, и сгустки сожмутся, что увеличит плотность заряда и интенсивность пучка.

На середине пути при энергии 150 Мэв электронные сгустки будут слегка отклонены и направлены в специальный магнит, так называемый ондулятор, где некоторая часть их энергии преобразуется в гамма-излучение. Гамма-фотоны попадут на мишень из титанового сплава, вращающуюся со скоростью около 1000 оборотов в минуту. При этом образуется множество электрон-позитронных пар. Позитроны будут захвачены, ускорены до 5 ГэВ, после чего попадут в другое сжимающее кольцо и, наконец, во второй главный линейный сверхпроводящий ускоритель на противоположном конце ЛС.

Когда энергия электронов и позитронов достигнет конечной величины в 250 ГэВ, они устремятся к точке столкновения. После столкновения продукты реакции будут направляться в ловушки, где и зафиксируются.

Несмотря на то что команда ILC уже выбрала общую конструкцию коллайдера, предстоит большая работа по ее детализации. Кроме того, есть еще и ряд нерешенных теоретических проблем. Так что когда БАК начнет выдавать данные по протон-протонным столкновениям, полученные результаты будут использованы и для оптимизации конструкции ILC.

Предполагается, что создание коллайдера нового поколения будет вестись сообща учеными всего мира. Но пока даже неизвестно, где будет расположен ILC – в Европе, США или в Японии.

Интересно, при осуществлении этого проекта кто-нибудь тоже обратится в суд?.. Но вспомните: даже средневековой инквизиции с ее кострами и пытками не удалось остановить течение научной мысли. А мы с вами все-таки живем в куда более просвещенное время…

Космические телескопы

Вести наблюдения за планетами, звездами, туманностями, галактиками прямо из космоса – о такой возможности астрономы мечтали давным-давно. Дело в том, что атмосфера Земли, защищающая человечество от многих космических неприятностей, одновременно и мешает вести наблюдения за отдаленными небесными объектами. Облачный покров, нестабильность самой атмосферы вносят искажения в получаемые изображения, а то и вообще делают астрономические наблюдения невозможными. Поэтому, как только на орбиту стали посылать специализированные спутники, астрономы стали настаивать на выводе в космос астрономических инструментов.

Первенец «Хаббл». Решающий прорыв в этом направлении произошел в апреле 1990 года, когда один из «шаттлов» вывел в космос телескоп «Хаббл» весом 11 т. Уникальный прибор длиной 13,1 м и диаметром главного зеркала 2,4 м, который обошелся налогоплательщикам США в 1,2 млрд долларов, был назван в честь знаменитого американского астронома Эдвина Хаббла, который первым заметил, что галактики разбегаются от некоего центра во все стороны.

Космический телескоп «Хаббл» и сделанный им снимок столпов творения – рождения новых звёзд в туманности Орел

Работа «Хаббла» началась с неприятностей. Через два месяца после того, как он был выведен на орбиту высотой 613 км, стало очевидно, что основное зеркало сделано с браком. Его кривизна у краев отличалась от расчетной на несколько микрон – пятидесятую часть толщины человеческого волоса. Тем не менее и этой малости оказалось достаточно, чтобы «Хаббл» оказался близорук, а получаемое им изображение расплывчато.

Поначалу недостатки изображения пытались исправить на Земле с помощью компьютерных корректирующих программ, но это помогало слабо. Тогда было решено провести уникальную операцию по исправлению «близорукости» прямо в космосе, прописав «Хабблу» специальные «очки» – корректирующую оптическую систему.

И вот ранним утром 2 декабря 1993 года семеро астронавтов отправились на «шаттле» «Индевор» проводить уникальную операцию. На Землю они вернулись через 11 суток, сделав во время пяти выходов в открытый космос, казалось бы, невозможное – телескоп «прозрел». Это стало очевидным после получения от него очередной порции снимков. Их качество существенно возросло.

За годы своего полета космическая обсерватория совершила несколько десятков тысяч оборотов вокруг Земли, «накрутив» при этом миллиарды километров.

Телескоп «Хаббл» позволил наблюдать уже более 10 тысяч небесных объектов. Два с половиной триллиона байтов информации, собранной телескопом, хранится на 375 оптических дисках. И она все еще продолжает накапливаться. Телескоп позволил открыть существование черных дыр в космосе, выявил наличие атмосферы у спутника Юпитера – Европы, открыл новые спутники Сатурна, позволил заглянуть в самые удаленные уголки космоса…

Во время второго «техосмотра» в феврале 1997 года на телескопе заменили спектрограф высокого разрешения, спектрограф слабых объектов, устройство наводки на звезды, магнитофон для записи информации и электронику солнечных батарей.

По плану «Хаббл» должен был «выйти на пенсию» в 2005 году. Однако он исправно работает и по сию пору. Тем не менее ему уже готовится почетная отставка. На смену ветерану в 2015 году должен заступить на космическую вахту новый уникальный космический телескоп, названный в честь Джеймса Уэбба – одного из директоров NASA. Это при нем астронавты впервые высадились на Луну.

Что день грядущий нам готовит? Поскольку новый телескоп будет иметь составное зеркало диаметром 6,6 м и общей площадью 25 кв. м, полагают, что «Уэбб» будет в 6 раз мощнее своего предшественника. Астрономы смогут наблюдать объекты, которые светятся в 10 млрд раз слабее, чем самые тусклые звезды, видимые невооруженным глазом. Они смогут увидеть звезды и галактики, которые были свидетелями младенчества Вселенной, а также определить химический состав атмосфер планет, вращающихся вокруг далеких звезд.

В создании новой орбитальной инфракрасной обсерватории принимают участие более 2000 специалистов из 14 стран. Работы над проектом начались еще в 1989 году, когда NASA предложило мировому научному сообществу проект «Космический телескоп следующего поколения» (Next Generation Space Telescope). Диаметр главного зеркала планировался не меньше 8 м, но в 2001 году амбиции пришлось умерить и остановиться на 6,6 м – зеркало больших размеров не влезает в ракету «Ариан-5», а «шаттлы», как известно, летать уже перестали.

«Джеймс Уэбб» полетит в космос под прикрытием «звездного зонта». Его щит в форме гигантского цветка укроет телескоп от звездного излучения, мешающего разглядеть отдаленные галактики. Огромный зонт площадью 150 кв. м будет состоять из пяти слоев полиамидной пленки, каждый из которых не толще человеческого волоса. Шесть лет эту пленку испытывали на прочность, проверяя, сможет ли она устоять против бомбардировки микрометеоритами. Три внутренних слоя покроют ультратонким слоем алюминия, а два внешних обработают кремниевым сплавом. Солнцезащитный экран будет функционировать по принципу зеркала, отражая излучение Солнца и прочих светил обратно в космос.

Как известно, в космосе настолько холодно, что за полгода телескоп охладится до температуры ниже –225 °C. Но и она слишком высока для MIRI – прибора для наблюдений в среднем инфракрасном диапазоне (Mid-Infrared Instrument), состоящего из камеры, коронографа и спектрометра. MIRI придется охлаждать дополнительно с помощью холодильного оборудования на основе гелия до температуры –266 °C – всего на 7 °C выше абсолютного нуля.

Кроме того, астрономы постарались найти такую точку в пространстве, где телескоп может находиться годами, развернувшись «спиной» одновременно к Земле, Луне и Солнцу, закрывшись от их излучения экраном. За год, который уйдет на один оборот вокруг Солнца, телескоп сможет обозреть все небесное пространство.

Недостатком этой точки либрации Лагранжа L2 является ее удаленность от нашей планеты. Так что если вдруг у телескопа обнаружится какая-то неисправность, как это было «Хабблом», исправить ее в ближайшие годы вряд ли удастся – лететь ремонтной бригаде ныне просто не на чем; корабли нового поколения появятся лет через пять, не раньше.

Это заставляет ученых, конструкторов и испытателей, доводящих ныне «Уэбб» до кондиции, быть предельно внимательными. Ведь телескоп Уэбба будет работать на расстоянии в 2500 раз превышающем то, на котором работал «Хаббл», и почти в четыре раза превышающем удаленность Луны от Земли.

Главное зеркало диаметром 6,6 м в собранном виде не поместится ни на одном из существующих космических аппаратов. Поэтому оно составлено из более мелких деталей, чтобы могло легко складываться. В итоге телескоп состоит из 18 гексагональных зеркал меньшего размера, с длиной сторон 1,32 м. Зеркала выполнены из легкого и прочного металла бериллия. Каждое из 18 зеркал, плюс три резервных, весит около 20 кг. Как говорится, почувствуйте разницу между ними и тонной, которую весит 2,4-метровое зеркало «Хаббла».

Зеркала шлифуются и полируются с точностью до 20 нанометров. Звездный свет будет отражаться главным зеркалом на вторичное, установленное над ним, которое при необходимости может автоматически регулироваться. Через отверстие в центре главного зеркала свет вновь будет отражаться – уже на приборы.

На Земле вновь отшлифованные зеркала помещаются в гигантскую морозильную камеру NASA, где созданы космические условия – лютый холод и вакуум. Снизив температуру до –250 °C, специалисты должны убедиться в том, что зеркала примут ожидаемую форму. Если нет, то их снова подшлифуют, стараясь добиться идеала.

Готовые зеркала затем позолотят, поскольку именно золото наилучшим образом отражает тепловые инфракрасные лучи. Далее зеркала снова заморозят, они пройдут финальное тестирование. Затем телескоп соберут окончательно и проверят его не только на четкость работы всех узлов, но и на устойчивость к вибрациям и перегрузкам, неизбежным при запуске ракеты в космос.

Поскольку золото поглощает излучение синей части спектра видимого света, телескоп Уэбба не сможет сфотографировать небесные объекты такими, какими они воспринимаются невооруженным глазом. Зато сверхчувствительные датчики MIRI, NIRCam, NIRSpec и FGS-TFI могут обнаружить инфракрасный свет с длинами волн от 0,6 до 28 мкм, что позволит сфотографировать первые звезды и галактики, образовавшиеся в результате Большого Взрыва.

Ученые предполагают, что первые звезды сформировались через несколько сотен миллионов лет после Большого Взрыва, а затем эти гиганты с излучением в миллионы раз сильнее солнечного взорвались как сверхновые. Проверить, так ли это на самом деле, можно лишь заглянув на самые окраины Вселенной.

Впрочем, новый космический телескоп предназначен не только для наблюдения за самыми удаленными и, следовательно, древними объектами Вселенной. Ученых также интересуют пылевые области галактики, где и поныне зарождаются новые звезды. Инфракрасное излучение способно проникать сквозь пыль, и благодаря «Джеймсу Уэббу» астрономы смогут постичь процессы формирования звезд и сопровождающих их планет.

Ученые надеются не только зафиксировать сами планеты, вращающиеся вокруг звезд, удаленных от нас на бесконечные световые годы, но и проанализировать свет от экзопланет земного типа с целью определения состава их атмосферы. Например, пары воды и СО2 посылают специфические сигналы, по которым можно будет установить, есть ли на удаленных от нас планетах жизнь.

«Радиоастрон» готовится к работе. У этого космического телескопа оказалась непростая судьба. Работа над ним началась более десяти лет тому назад, но довести ее до конца все никак не удавалось – то денег не было, то преодоление тех или иных технических трудностей требовало больше времени, чем полагали сначала, то был очередной перерыв в космических запусках…

Но вот, наконец, в июле 2011 года спутник «Спектр-Р» с полезной нагрузкой около 2600 кг, из которых 1500 кг пришлось на раскрывающуюся параболическую антенну, а остальное на электронный комплекс, содержащий приемники космического излучения, усилители, блоки управления, преобразователи сигналов, систему передачи научных данных и т. д., был запущен.

Сначала ракета-носитель «Зенит-2SБ», а затем разгонный блок «Фрегат-2СБ» вывели спутник на вытянутую орбиту вокруг Земли высотой около 340 тыс. км.

Казалось бы, создатели аппаратуры из НПО имени Лавочкина вместе с главным конструктором Владимиром Бабышкиным могли вздохнуть свободно. Да не тут-то было!..

«Ракета-носитель отработала без замечаний, – рассказывал на пресс-конференции Владимир Бабышкин. – Затем были два включения разгонного блока. Орбита аппарата несколько необычна с точки зрения выведения, потому там достаточно много ограничений, которым мы должны были удовлетворять»…

В итоге оба включения разгонного блока проходили вне зоны видимости наземных станций с территории России, и это добавило волнений наземной команде. Наконец, телеметрия показала: и первое, и второе включения прошли благополучно, все системы отработали нормально. Открылись солнечные батареи, и дальше система управления удерживала аппарат в заданном положении.

Поначалу операция по раскрытию антенны, которая состоит из 27 лепестков, находившихся во время транспортировки в сложенном состоянии, намечалась на 22 июля. Процесс раскрытия лепестков занимает приблизительно 30 минут. Однако сразу процесс не пошел, и завершено раскрытие параболической антенны радиотелескопа было лишь 23 июля. К осени «зонтик» диаметром 10 м был раскрыт полностью. «Это позволит получать изображения, координаты и угловые перемещения различных объектов Вселенной с исключительно высоким разрешением», – подвели итоги первой стадии эксперимента специалисты.

После раскрытия зеркала приемной антенны космическому радиотелескопу требуется около трех месяцев для синхронизации с земными радиотелескопами. Дело в том, что работать он должен не в одиночку, а «в связке» с наземными приборами. Планируется, что на Земле в качестве синхронных радиотелескопов будут использованы два стометровых радиотелескопа в Грин-Бэнке, Западная Виргиния, США, и в Эффельсберге, Германия, а также знаменитая радиообсерватория Аресибо, в Пуэрто-Рико.

Направленные одновременно на один и тот же звездный объект, они будут работать в режиме интерферометра. То есть, говоря попросту, с помощью компьютерных методов обработки информации полученные данные сведут воедино, и полученная картина будет соответствовать той, что могла быть получена от радиотелескопа, диаметр антенны которого был бы на 340 тыс. км больше диаметра Земли.

Наземно-космический интерферометр с такой базой обеспечит условия для получения изображений, координат и угловых перемещений различных объектов Вселенной с исключительно высоким разрешением – от 0,5 угловой миллисекунды до нескольких микросекунд. «Телескоп будет обладать исключительно высоким угловым разрешением, что позволит получить ранее недостижимые по детальности изображения исследуемых космических объектов», – подчеркнул академик РАН Николай Кардашев, директор Академического космического центра ФИАН, головной организации по комплексу научной аппаратуры спутника «Радиоастрон».

Для сравнения: разрешение, которого можно добиться с помощью «Радиоастрона», будет как минимум в 250 раз выше, чем можно добиться с помощью наземной сети радиотелескопов, и более чем в 1000 раз выше, чем у космического телескопа «Хаббл», работающего в оптическом диапазоне.

Все это позволит исследовать окрестности сверхмассивных черных дыр в активных галактиках, рассмотреть в динамике строение областей, где образуются звезды в нашей галактике Млечный Путь; изучать нейтронные звезды и черные дыры в нашей Галактике; изучить структуру и распределение межзвездной и межпланетной плазмы; построить точную модель гравитационного поля Земли, а также провести еще множество других наблюдений и следований.

Графеновый прорыв

Как известно, каждое научное открытие проходит через три стадии. Сначала в него никто не верит. Потом начинают говорить, что «в этом что-то есть». И наконец, о нем говорят: «Да кто же этого не знает?!» Создатели тончайшего в мире материала – графена – Андре Гейм и Константин Новоселов прошли через все три этапа. Поначалу им никто не верил, потом научное сообщество заинтересовалось, чем же занимаются два выходца из России. И наконец, они были удостоены за свою разработку Нобелевской премии 2010 года по физике.

Немного теории. Весьма престижная в мире физиков награда досталась нашим бывшим соотечественникам, ныне работающим в Университете Манчестера в Великобритании, за «открытие и выделение свободного одноатомного слоя углерода и объяснение его выдающихся электронных свойств».

Ну а чтобы и вам стало понятно, что к чему, – несколько слов пояснения. Как известно, углерод встречается в природе в различных аллотропных формах – графит, уголь, алмаз. Недавно к ним добавились еще карбин, фуллерены и нанотрубки.

Андре Гейм и Константин Новоселов на фоне гексагональной кристаллической решётки графена

Про графит, уголь и алмаз написано во всех школьных учебниках. Поэтому здесь мы упомянем подробнее о новых формах.

Итак, карбин – это линейный полимер углерода, молекулы которого представляют собой длинные тонкие цепочки из углеродных атомов. Фуллерены – это полые молекулы, по форме представляющие собой полые шары, или, точнее, многогранники, состоящие из большого количества – до 560 атомов – углерода. А нанотрубки – это и в самом деле трубчатые структуры из тех же атомов углерода. Диаметром они бывают от одного до нескольких десятков нанометров, а длиной до нескольких микрон.

Графен же представляет собой тончайшую – в один атом толщиной! – пленку из тех же атомов углерода, объединенных в строгую гексагональную геометрическую структуру. Иными словами, графеном можно считать развернутую на плоскости нанотрубку.

Объяснить природу графена проще всего на таком примере. Если вы возьмете карандаш и проведете им черту на бумажном листе, то отслаивающиеся от грифеля чешуйки будут образовывать на бумаге тонкий слой. Графен – это нечто похожее, но гораздо тоньше, толщиной всего в 1–2 атома. Эта двухмерная тонкая структура, состоящая их атомов углерода, расположенных в вершинах шестиугольников по принципу пчелиных сот, – удивительное вещество. Пленка толщиной в один атом прозрачна, но обладает поразительной прочностью, в 200 раз превышающей прочность стали.

Отделять такие пленки от монолита исследователи приспособились при помощи липкой ленты – скотча. Все было так просто, что поначалу профессору Андре Гейму и его коллеге никто просто не поверил. Неужто можно столь обыденным способом отделить от графитового массива тончайшую, в один атомарный слой, пленку графита?

До недавнего времени создание подобных тончайших пленок считалось вообще невозможным. Дело в том, что более полувека назад еще один Нобелевский лауреат, советский физик-теоретик Лев Ландау показал, что подобные структуры будут неустойчивы – силы взаимодействия между атомами должны смять пленку, свернуть ее, что называется, в бараний рог. Однако выходцы из России изменили это всеобщее представление. Причем сделали это с присущей русским смекалкой.

А что на практике? Совместная работа будущих нобелевских лауреатов началась в 2001 году. Наловчившись получать тончайшие углеродные пленки, ученые стали исследовать их свойства. При этом выяснилось, что слой графита в один атом обладает рядом ценных, а порой и неожиданных свойств. Так, эта немыслимо тонкая пленка – в миллион раз тоньше листка обычной писчей бумаги, тем не менее обладает высокой прочностью, гибкостью, а главное, стабильностью своих свойств.

Кроме того, графен имеет высокую тепло– и электропроводность. А для полупроводниковой промышленности весьма необходимы материалы, в которых бы носители электрического заряда – электроны – могли перемещаться без помех. Дело в том, что всюду, где электроны натыкаются на препятствия и отклоняются от заданного прямого пути, идет интенсивное выделение тепла. Кроме того, подобные потери ограничивают рабочую частоту действия тех или иных компонентов микроэлектронных схем.

Например, в кремнии электроны могут передвигаться относительно свободно. Но у арсенида галлия степень свободы электронов еще в 6 раз выше. Поэтому в мобильниках и приемниках спутниковых сигналов используются микропроцессоры на основе именно арсенида галлия, а не кремния.

Это свойство, которое называется подвижностью электронов, в графеновых пленках близко к абсолютному идеалу; электроны практически не рассеиваются и весьма мало реагируют на изменения внешней среды. Однако произвести точные замеры свойств графена ученым долгое время не удалось – уж слишком тонка пленка. А потому только недавно выяснилось, что по подвижности электронов графен превосходит все известные на сегодня вещества.

«По нашим данным выходит, что подвижность электронов в графене в 10–20 раз выше, чем в арсениде галлия, – уверяет профессор Гейм. – Этот качественный скачок открывает блестящие возможности разработки новых еще более скоростных компонентов схем микроэлектроники. Тут уже речь пойдет не о мега– и гигагерцах, как в нынешних компьютерах, а о террагерцах, то есть в 1000 раз более высоких показателях».

Далее ученые приступили к созданию графенового полевого транзистора, который, используя электрическое поле, обеспечивает так называемый баллистический транспорт электронов, при котором они практически не рассеиваются.

В общем, оказалось, что баллистические транзисторы работают гораздо быстрее, чем обычные кремниевые устройства такого рода. А потому открытие Гейма – Новоселова вызвало большой интерес к графену как к материалу для электроники нового поколения.

Однако есть и определенные препятствия на пути внедрения графеновых структур в производство. Во-первых, нет еще технологии, которая бы позволила наладить массовое производство графеновых структур с одинаковыми показателями – пока пленки делают практически вручную. Кроме того, первые транзисторы на графеновой основе оказались весьма медленными и не могут пока составить серьезную конкуренцию нынешним микросхемам.

Впрочем, как полагают энтузиасты нового направления, это лишь трудности роста молетроники – микроэлектроники, схемы которой оперируют уже с отдельными молекулами. «С первыми кремниевыми транзисторами исследователи тоже повозились изрядно, – вспоминает Константин Новоселов. – И находились скептики, которые говорили, что из этой затеи ровным счетом ничего не получится и лучше радиоламп вряд ли можно что-то придумать. Так что лет через двадцать, глядишь, новое поколение электронщиков будут вспоминать о нынешних микросхемах примерно так же, как ныне мы рассуждаем о тех же радиолампах».

Чудеса «самолечения»

То, что царапина на коже заживает сама собой за неделю, никого не удивляет. И, заболев, люди чаще всего выздоравливают. Но почему тогда нельзя создать саморемонтирующиеся материалы и машины? Именно этим вопросам задались ученые из Высшей промышленной школы физики и химии в Париже по главе с профессором Людвигом Леблером. И кое-чего им уже удалось добиться…

Новый удивительный материал, который удалось синтезировать исследователям, не только эластичен, словно резина. Он еще способен в течение недели полностью восстановить разрыв или разрез. Для этого достаточно просто сложить вместе две его части. Уже через четверть часа обе части как бы склеиваются, а через несколько дней от места повреждения не остается и следа.

Такие материалы, способные к «самолечению», ученые и инженеры пытались создать еще давным-давно. Поначалу они создали материалы, в структуре которых содержались микрокапсулы с клеящим составом. Если возникает трещина, клей из разорванных капсул заполняет ее и застывает на воздухе или при смешивании с отвердителем из других капсул. Именно таким способом ныне сами собой заклеиваются пробитые шины на некоторых автомобилях.

Людвиг Леблер и Франсуа Турнилак демонстрируют самовосстанавливающуюся резину

Другой известный подход, позволяющий многократно восстанавливать разрушения, состоит в использовании полимеров, модифицированных компонентами, которые способны образовывать обратимые межмолекулярные связи. Связи разрываются, например, при нагреве и полностью восстанавливаются при охлаждении.

Лет двадцать тому назад появились и первые сведения о сплавах с «памятью». Однако до сих пор они считаются своего рода экзотикой и широкого распространения так и не получили. Отчасти это происходит из-за дороговизны таких материалов и сложности их получения.

Секрет метода получения эластичного, как резина, и способного к полноценному самолечению материала заключается в использовании надмолекулярных связей.

«Обычная резина состоит из длинных поперечно связанных между собой полимерных цепочек, благодаря которым она может сильно растягиваться, а затем восстанавливать форму, – поясняет профессор. – Такие же свойства материала мы получили, смешав два сорта небольших молекул. Одни молекулы способны соединяться своими концами только с двумя другими молекулами, а другие – с тремя или более молекулами»…

В смеси между ними возникают водородные связи, причем первые молекулы могут участвовать только в формировании длинных цепочек, а вторые благодаря способности к дополнительным связям еще и образуют поперечные соединения между цепями.

Если такой материал разрезать или разорвать, прочные ковалентные связи внутри молекул сохранятся, а нарушатся более слабые водородные между молекулами. Концы молекулярных цепочек остаются активными, и, если разрыв соединить, прочность полностью восстановится примерно за пятнадцать минут. Но если упустить момент, то возможность к «самолечению» будет утрачена примерно за сутки.

На основе своего открытия исследователи обещают вскоре разработать целый класс материалов, поскольку в качестве мономеров двух сортов тут могут выступать разные молекулы, придающие веществу нужные свойства. Причем их можно будет производить из широко доступных и дешевых ингредиентов – жирных кислот растительных масел и мочевины. Они также легко разлагаются при нагреве, экологически безопасны, не требуют катализаторов при производстве и могут быть использованы повторно.

«В результате данного открытия может быть решена, в частности, такая неприятная для женщин проблема, как порванные чулки или колготки, – обещает профессор. – Вскоре они сами будут восстанавливаться в течение 15 минут»…

Как соткать… ракету?

Как и положено, на Санкт-Петербургском гардинно-кружевном объединении вяжут почти невесомые кружева. Машины как бы самостоятельно управляют перемещениями сотен тончайших нитей, которые, переплетаясь, образуют сложный узор. Работа идет быстро, она давно автоматизирована. Но ныне, похоже, текстильщики начали использовать свои приемы в электронике и даже в авиационно-космической отрасли.

Последователи Жаккара. Началось же все с того, что 200 с лишним лет назад французский изобретатель Жозеф Мари Жаккар применил для управления механизмами перфокарты. Такие же, какие много позднее стали применять в электронных вычислительных машинах. Основы двоичной системы счисления, без которой немыслимы современные компьютеры, заложили именно текстильщики: есть отверстие в перфокарте – нить основы увлекается механизмом наверх, нет – остается внизу… По имени изобретателя и пошло название – жаккардовые машины.

Ныне остроумное изобретение прошлого используют и на иной лад. Видели ли вы когда-нибудь работу жгутовщицы? Так называется работница, которая плетет соединительные электрические кабели для электрических схем. Например, надо изготовить обычный жгут, соединяющий два штепсельных разъема. Сначала жгутовщица в нужном порядке раскладывает отдельные проводки. Потом сплетает их по нескольку штук в косички, переплетает все вместе и туго обматывает диэлектрической нитью. А сверху изолирует специальной тканью. Если нужен более сложный, разветвляющийся жгут, у которого по длине на определенных расстояниях должны быть отводы, – работа идет еще медленнее. Жгутовщица предварительно отмеряет провода необходимой длины, раскладывает их на специальном шаблоне с гвоздиками, привязывает и начинает плести…

Старые жаккардовые машины дали толчок развитию новых современных технологий

Так вот, кроме кружев на этих давным-давно известных жаккардовых машинах здесь, в Санкт-Петербурге, научились изготавливать совершенно неожиданные вещи: кабели и шлейфы для электроники, монтажные платы, теплоизмерительные приборы… Словом, изделия, не имеющие, казалось бы, ни малейшего отношения к кружевам и гардинам.

Процесс создания печатной электронной схемы, возможностями которого мы еще недавно так восхищались, сродни фотографическому. Однако если получение фотоснимка состоит примерно из десятка операций, то изготовление печатной платы включает 72 операции! Причем 28 из них требуют высоких температур. А применяемые химические реактивы – не чета проявителю и закрепителю. Они высокотоксичны, то есть, попросту говоря, ядовиты. Чтобы отходы радиоэлектронной промышленности не загрязняли природу, необходимо строить дорогостоящие очистные сооружения. А это значит, что производство намного удорожается. Но вред, наносимый природе, все же не удается свести к нулю.

Нашлись люди, которые посмотрели на эту технологию новыми глазами. Занимались они электротехникой, электроникой, а пришли работать в текстильную промышленность, чтобы создать новую, удивительную технологию будущего. По словам одного из разработчиков, начальника лаборатории Михаила Николаевича Мокеева, так получилось вот почему.

Основой для печатных плат обычно служит текстолит – текстиль, пропитанный составом, придающим ему жесткость и высокую прочность. Потом в этой пластине сверлят монтажные отверстия, на поверхность с помощью десятков операций наносят печатную электросхему… А что, если ее сразу соткать вместе с текстильной основой? Основу ткать диэлектрической, изолирующей нитью, а элементы схемы – электропроводной. Ведь могут же текстильщики выткать на гардинах всяческие розочки и завитушки. Узор из токопроводящих дорожек, монтажных площадок и отверстий не сложнее! Машины для такой технологии у текстильщиков уже давным-давно есть, только нужно немного их дооснастить.

Что касается изготовления кабелей, то ткачи могут выткать любые сложные разветвления на своих автоматических станках с программными устройствами. Ведь исстари плели на жаккардовых машинах и кружева, и тесьму, и декоративные шнуры. Почему бы не плести и кабели? Причем на ширине станка помещается их одновременно до сотни. Работу ста жгутовщиц выполняет одна ткачиха! Изделия получаются очень качественные – гибкие, ровные и даже красивые.

Если требуется прочная, жесткая плата – наподобие стеклотекстолитовой (на таких сейчас в основном делается печатный монтаж), – ткачи соткут и такую. Для специальных технических тканей у них есть станки, которые могут прессовать вместе нити с силой в несколько тонн! Есть и недавно полученные учеными новые химические волокна, которые прочнее стали. Для дополнительной жесткости можно пропитать их эпоксидными смолами, полиуретановыми массами.

Текстильщики в космосе. В последние десятилетия дизайнеры стали подсказывать кутюрье, как нужно кроить, чтобы разрабатываемая ими одежда была не только модной, но и технологичной – прежде всего содержала поменьше швов. И сейчас, например, на кафедре технологии швейного производства Московского государственного университета дизайна и технологии (МГУДТ), которой руководит профессор Е.Г. Андреева, можно увидеть трикотажные платья, у которых вообще нет ни единого шва. Более того, тканые технологии постепенно проникают и в такие отрасли производства, где раньше об их применении никто и слыхом не слыхивал. Взять хотя бы… авиацию.

Конструкторы первых «летающих этажерок» обтягивали их перкалью – тканью, которая была создана текстильщиками специально для авиаторов. Затем, правда, деревянно-тряпичные аэропланы превратились в дюралевые самолеты. Потом в ход пошли титановые сплавы. Казалось, период сотрудничества с текстильщиками современные авиационные технологи должны забыть. Да не тут-то было! Сейчас все чаще слышишь, что материаловеды предпочитают металлическим сплавам композитные материалы.

Композиты ведь по своей природе зачастую представляют собой переплетения углеродных нитей, залитых синтетическими смолами. И при работе с ними вполне могут пригодиться опыт и идеи, накопленные текстильщиками. Еще в 80-х годах прошлого столетия теплозащиту для космического самолета «Буран» совместно разрабатывали химики, материаловеды, технологи и… текстильщики, которые помогали «посадить» теплозащитные плитки на корпус «Бурана» так, чтобы они не ухудшали его аэродинамических качеств.

Последние десятилетия композиты с уникальными свойствами все шире используют и в конструкциях экспериментальных самолетов. Вспомните хотя бы самолет с крыльями обратной стреловидности С-37 «Беркут». Детали этих крыльев, а также хвостового оперения и фюзеляжа изготовлены из композитов.

Затем композиты стали использовать и в гражданской авиации. Закрылки, обрамления оконных иллюминаторов и еще некоторые части самолетов теперь делают из композитов, используя тканые технологии.

А вскоре ткаными будут и целые самолеты. Уже готова модель самолета, корпус которого соткан без единого шва. Монопланы и бипланы можно будет заказывать примерно так же, как мы сегодня заказываем однобортный или двубортный пиджак.

Не забывают текстильщики и о космосе. Еще одна разработка МГУДТ – перчатки нового образца скафандров для выхода в космос. В новых перчатках сгибать пальцы намного легче. Это можно считать началом создания скафандров нового поколения, ведь в старых трудно не только сделать шаг, но даже согнуть руку.

Более того, чрезмерный объем скафандра едва не привел к трагедии во время первого выхода в космос Алексея Леонова. После того как он вышел через шлюз, скафандр его раздуло так, что вернуться обратно ему удалось лишь с великим трудом. Алексей Архипович был вынужден сбросить давление внутри скафандра до критического и буквально втиснул себя обратно в корабль, подтягиваясь на руках.

Конструкторы космической одежды обо всем этом отлично осведомлены. По словам главного конструктора НПП «Звезда» Сергея Федоровича Позднякова, попытки создания скафандра, который бы не изменял своего объема в космическом вакууме, предпринимались еще в конце 60-х годов прошлого столетия.

Чего уж только специалисты не придумывали! Дело доходило даже до того, что были попытки создания цельнометаллических скафандров, наподобие тех костюмов, что носили средневековые рыцари. Однако такой скафандр получается громоздким и неудобным, надеть его можно лишь с посторонней помощью, а подвижность опять-таки оставляет желать лучшего.

В итоге пришлось остановиться на комбинированной схеме кирасного типа. Жесткие вставки в скафандр есть лишь в районе грудной клетки, а рукава и штанины выполнены мягкими, чтобы их можно было сгибать. Кроме того, в тех же «Орланах» предусмотрена возможность регулировать длину этих элементов, чтобы одним и тем же скафандром могли пользоваться люди разного роста.

Получилась в общем-то неплохая конструкция, которой ее разработчики заслуженно гордятся. К настоящему времени выпущено пять модификаций «Орланов», в которых совершено уже более 120 парных выходов в космос общей продолжительностью свыше 1000 часов. Причем даже американские астронавты вовсе не прочь надеть именно «Орлан», поскольку влезть в него (космонавты говорят «войти», поскольку действительно входят в скафандр через люк на спине) проще, чем в американский аналог, и работать несколько легче. Однако сейчас идет работа над созданием скафандров, сотканных без единого шва на кевларовом каркасе. Они позволят космонавтам двигаться намного свободнее.

Словно цыпленок из яйца…

Сначала об этом мечтали лишь фантасты. Теперь дело, похоже, дошло и до технологов. А начиналось все так…

По патенту природы. «Они вынесли Яйцо и уложили его на вершине холма поодаль. Дул ветер, и было холодно стоять и смотреть, как Антон неторопливо и аккуратно укрепляет активаторы на гладкой поверхности механозародыша. Вадим осмотрел расположение активаторов. Все было в порядке»…

В итоге вскоре был готов глайдер-антиграв «Кузнечик», надежная шестиместная машина, очень популярная у десантников и следопытов. «Он стоял на краю громадной ямы-проталины, откуда поднимался густой пар, и гладкие борта его были еще теплыми, а в кабине было даже жарко».

Нанороботы будут выращивать универсальные клетки, синтезировать различные вещества и выполнять любые функции

Так в фантастической повести «Попытка к бегству» братья Стругацкие в свое время описали, как из Яйца «вылупляется» универсальный вездеход. Конечно, это было не простое яйцо. Недаром авторы пишут о нем с заглавной буквы. Это механозародыш, в котором запрограммированы все необходимые химические и физические процессы, заложены нужные комплекты молекулярных машин – они и будут собирать из отдельных атомов и молекул элементы конструкции вездехода…

«Ну и фантазеры!» – скажете вы. Но если вдуматься – что здесь фантастического? Стругацкие просто описали давно существующий способ производства! Ведь по такому же принципу, например, и обыкновенное куриное яйцо запрограммировано на выращивание не менее сложной и совершенной системы – живого цыпленка. Даже этого единственного примера достаточно, чтобы убедиться, что «технология», по которой действует природа, несравненно совершеннее, экономичнее и целесообразнее той, которой пользуется сейчас человек.

В год труды, в грамм – добыча. Давайте представим, скольких усилий, каких затрат сырья и энергии требует производство ну, скажем, маленького винтика. В начале этой цепочки стоят горнодобывающие машины – они необходимы, чтобы добыть руду. Затем цепочку продолжают: транспорт, чтобы ее вывезти; металлургические предприятия и источники энергии, чтобы ее переплавить, получить прокат; металлорежущие станки, чтобы придать заготовке заданную форму (и заодно пустить в стружку немалую долю с таким трудом доставшегося металла)… И вот он готов, маленький винтик для вашего велосипеда, или книжной полки, или фотоаппарата. Не слишком ли дорогой ценой?

Подсчитано, что на каждого современного жителя Земли приходится несколько тонн вещей – только тех, которыми он сам пользуется. Так вот, каждый год мировое производство перерабатывает миллиарды тонн сырья, чтобы только лишь 2 % (!) добытого вещества превращалось в нужные человеку изделия. А вся потерянная масса идет в отходы и загрязняет окружающую среду. Тогда мы создаем очистные сооружения, разрабатываем новые замкнутые технологические циклы. И рядом с основной возникает промышленность, которая тоже человеку не нужна. Она не выпускает никаких полезных изделий, а только силится уменьшить зло, причиняемое природе производством.

А потребности общества все растут, необходимо увеличивать объемы производства, усложнять его, совершенствовать… Рано или поздно обязательно возникнет невероятно сложное гигантское образование из технологических машин, роботов, управляющих электронных систем. И скорее всего, эта суперсистема, как в страшных фантастических рассказах, переключится с интересов человека на свои собственные, стараясь лишь поддержать стабильность своего существования… Промышленность будет работать на саму себя…

Теперь вы понимаете, что существующая техническая цивилизация себя почти исчерпала. Тогда где же правильный путь?

Обратимся к нанотехнологиям. Сама природа подсказывает нам ответ. Вот уже несколько миллиардов лет работают в природе совершеннейшие наномашины – генетический аппарат, который воспроизводит белковое вещество, живые организмы. Греческая приставка «нано» означает «карлик», потому что эти биологические машины имеют дело лишь с небольшими группами атомов, молекул или даже с отдельными атомами. Почему бы и нам не воспользоваться способом производства вещей просто путем расстановки атомов вещества в нужном порядке? Правда, для этого предстоит специально сконструировать требуемые системы молекул наномашины. Тогда нужные человеку вещи можно будет буквально выращивать, как это происходит в природе.

Структура наномашины будет построена по принципу обычной: в нее войдет молекулярный аккумулятор, который обеспечит машину энергией; особый молекулярный механизм для передачи энергии к разным органам наномашины; молекулярный манипулятор, который и будет соединять атомы в молекулы. К этому следует добавить молекулярное управляющее устройство и молекулярный движитель для перемещения. Вот и получится наноробот – сборщик атомов. Размеры его будут 16—200 нанометров (миллиардных долей метра) – такие же, как у вирусов!

Природа разделила процессы производства живых существ на два этапа: производство внутри клеток и производство организма из клеток. По такому же пути, возможно, пойдет и будущая нанотехнология.

В первом типе производства будет участвовать один или несколько нанороботов. В них заложат универсальные носители информации – аналог ДНК в живых организмах. Это информация о том, каким должен быть конечный результат производства.

Прежде всего этот способ производства подойдет для изготовления, например, одежды, пищи, обуви и других вещей несложной формы, из однородных материалов. Нанороботы смогут выращивать в химическом реакторе одежду самых различных размеров и фасонов. Им будут доступны любые цвета и фактуры, разнообразные отделки и фурнитура из синтетики, металла, стекла… Появится возможность очень быстрой смены моделей. Вещи станут значительно качественнее.

Новые материалы, сочетающие в себе атомы разных веществ, будут иметь поразительные свойства. Нанороботы вмонтируют в изделия элементы простых кибернетических систем, и вещи обретут возможность реагировать на свет, тепло, запах, будут подчиняться человеческому голосу, ощущать прикосновение человеческих рук. Мир вещей будущего станет намного «разумнее» и надежнее.

Второй, более сложный тип нанопроизводства – построение вещи по клеточному принципу из специально созданных клеток. Нанороботы будут выращивать универсальные клетки, способные принимать любую форму, синтезировать любые вещества и выполнять любые функции. Эти клетки смогут превращаться в силовые элементы конструкций, служить проводниками электрического тока и других видов энергии, формировать тончайшие пленочные оболочки и толстые тепловые экраны. Благодаря универсальным клеткам вещи приобретут способность к регенерации – самовосстановлению в случае повреждения. Всему этому можно будет «научить» искусственную клетку, когда ученые глубже проникнут в тайну формообразования живого организма.

За процессом роста изделия будет наблюдать технологический суперкомпьютер. Он же будет регулировать поступление «строительного материала». А им могут стать воды океанов – ведь в них растворены все элементы периодической системы Менделеева. Еще академик Вернадский называл природную воду минералом с переменной химической формулой. Из этой «жидкой руды» нанороботы буквально по атому извлекут нужные элементы. Нанотехнология безотходна – все, что попадет в химический реактор, будет использовано.

На пути к скатерти-самобранке XXI века. Такова теория. А что на практике?.. Недавно мне довелось побывать в сказке, увидеть в действии скатерть-самобранку. Причем, чтобы поглазеть на такое чудо, оказывается, вовсе не надо отправляться за тридевять земель на ковре-самолете. Я воспользовался обычным городским транспортом и уже через полчаса был на месте. А само «тридесятое царство» выглядело достаточно современно – двадцать с лишним этажей из стекла и бетона. Но именно здесь, в НИИ «Дельта», и создали «скатерть-самобранку атомного века». Так назвал устройство, созданное здесь, один из его конструкторов П.Н. Лускинович. И пояснил свою мысль так.

Любое вещество состоит из отдельных атомов и молекул, определенным образом соединенных между собой. Стало быть, в один прекрасный день на вашей кухне может появиться агрегат, давно описанный фантастами. Из «ничего», а точнее из атомов и молекул окружающей среды (например, воздуха, воды и грунта), такой комбайн сможет собирать, синтезировать все, что вам угодно будет заказать, – начиная от еды и напитков и кончая уникальными ювелирными изделиями.

И Лускиновичу вполне можно верить, поскольку его слова подтверждаются не только работами сотрудников возглавляемой им лаборатории, но и делами зарубежных коллег, работающих сообща в новой области знания – нанотехнологии.

В их распоряжении появился недавно новый инструмент – атомный силовой микроскоп. Работать он может в нескольких режимах, из которых нам, пожалуй, наиболее интересен один: с помощью силовых полей исследователь, работающий с этим агрегатом, способен поштучно, по одиночке переставлять с места на место отдельные атомы и молекулы.

Со стороны выглядит все это на редкость обычно. За дисплеем персонального компьютера сидит молодой человек, постукивает по клавишам. А рядом на рабочем столе стоит небольшое устройство, размерами и блеском никеля напоминающее кофейник. «Кофейник» и оказался тем самым атомным силовым микроскопом, с помощью которого можно манипулировать атомами. Чем, кстати, молодой человек и занимался. Настукивал на клавишах программу работы персональному компьютеру, тот, в свою очередь, командовал молекулярной сборкой и на телеэкране было отчетливо видно, как на глазах менялся рельеф бугристой поверхности – одни атомы замещались другими.

Будничная лабораторная работа. Но вот к чему, по словам руководителя лаборатории, она ведет. Как действует природа, создавая тот или иной организм? Правильно, она собирается атом к атому, молекулу к молекуле, создавая сначала клетку. Потом несколько клеток формируют зародыш органа, а из органов в конце концов вырастает организм. Вот эту-то операцию, лежащую в начале всех начал, и отрабатывают ныне ученые. Раз за разом, атом за атомом пробуют они разные комбинации, подбирают наилучшие алгоритмы действия.

Пока все это делается весьма медленно. Но не забывайте, что действуют специалисты все-таки не голыми руками, а с помощью туннельных микроскопов и ЭВМ. А компьютер – такая машина: научи ее однажды чему-то, и она вовек того не забудет. Более того, вскоре сможет выполнять разученные операции со сказочной быстротой. круглые сутки без остановки.

«Полагаю, – сказал в заключение беседы со мной Лускинович, – что вскоре, зайдя в хозяйственный магазин, вы сможете купить и поставить у себя дома не просто очередной кухонный агрегат, а репликатор – устройство, способное синтезировать по заказу любой продукт. Все в окружающем мире создано из атомов и молекул, а значит, и может быть скопировано нашим агрегатом. Более того, если надо, то и модернизировано, улучшено»…

Как растут детали? Первые достижения новой технологии уже налицо. Так, например, в московском НИИавтопроме уже несколько лет работает необычная технологическая лаборатория. Не имея ни токарных станков, ни прессов со штампами, ни литейных форм, ее сотрудники берутся за выполнение самых замысловатых заказов. Например, минут за двадцать вам могут изготовить из прозрачного полимерного материала куб, внутри которого будет заключена модель земного шара.

Изготовляют подобные сувениры и даже более сложные технологические заказы ее с помощью небольшой установки, представлявшей собой металлический шкаф с дверцей и установленным на полочке компьютером. Вот нажата одна из клавиш, и на экране дисплея высветился объемный рисунок будущего изделия. Емкость в шкафу наполняют жидким полимером, немного напоминающим жидкую смолу, включают лазерный сканер, и… через несколько минут изделие готово.

Суть «фокуса» довольно проста. В свое время химики создали жидкий полимер, способный быстро твердеть под действием наведенного на него лазерного луча. Этим и воспользовались американские специалисты из фирмы 3D Systems Inc, с которыми теперь сотрудничает НИИавтопром. Разработанная ими установка SLA-250 представляет собой, по существу, маленькую фабрику, где процесс изготовления модели, или, лучше сказать, прототипа того или иного будущего серийного изделия, напоминает своеобразное выращивание. Ведь появляется деталь не сразу, а постепенно, слой за слоем, которые по мере отвердения прочно соединяются между собой.

Руководит же подобной «агрономией» компьютер, который с педантичной аккуратностью выполняет программу, заданную конструкторами. Деталь «вырастает» в точности такой, каким был ее компьютерно-экранный рисунок. Ее можно сразу же примерить, смонтировав непосредственно в узле или агрегате, тут же внести, если потребуется, поправки и уже окончательно закрепить нужные параметры, по которым затем технологам не составит особого труда изготовить безошибочную оснастку для последующего производства деталей уже не из пластмассы, а из металла.

SLA-250 и подобные ей системы значительно упрощают технологию. Многие считавшиеся ранее обязательными звенья производственного процесса теперь оказываются излишними, их исключают, сберегая драгоценное время, материалы и средства. Подсчитано, что только одна установка, работающая по технологии, получившей название лазерной стереолитографии, позволяет сократить производственные расходы на 5 млн долларов в год! Стоит ли после этого удивляться, что на многих зарубежных предприятиях SLA-250 работают круглосуточно все семь дней в неделю,

Причем стереолитография тем эффективнее, чем сложнее изделие. Возможности ее поистине безграничны. Подобным образом можно изготовить даже автомобиль, «вырастив» и склеив его по частям.

Впрочем, использовать новую технологию можно не только в промышленности. Она также способна освободить от кропотливого труда макетчиков, работающих в градостроительстве. Скульптор уже на компьютере получит до последнего штриха законченное художественное творение, которое затем не составит особого труда выполнить в металле или даже камне с помощью копировально-камнерезного станка. Сородичи SLA-250 могут быть также надежными союзниками хирурга и протезиста.

Вот так в наши дни трансформировалась технология, над которой еще лет сорок тому назад начинал «колдовать» ленинградский профессор Б. Степанов. Читатели постарше, быть может, помнят, как он предлагал помещать в расплав затравку в виде кусочка готовой детали. А затем эту затравку потихоньку приподнимали, и вслед за ней тянулось продолжение. Расплав кристаллизовался частица за частицей, принимая ту же форму, что и затравка.

Таким образом, как показали многочисленные эксперименты, можно выращивать провода, швеллеры, рельсы, двухтавровые балки, заготовки для зубчатых колес и т. д., не прибегая к прокатке, волочению или штамповке. И если эта технология по сию пору не нашла себе широкого применения, так только потому, что никому в мире еще не удалось ускорить процесс кристаллизации настолько, чтобы установки по выращиванию деталей смогли по производительности соперничать с теми же прокатными станами и штамповочными прессами.

Ныне же – иное дело. В СМИ уже появились первые сообщения о созданном на 3D-принтере самолете, собираются подобным же образом создавать космические корабли и даже… органы для пересадки!

Шапки и плащи для невидимок XXI века

Идея эта идет к нам из глубины веков, была в свое время подхвачена А.С. Пушкиным. Вспомните хотя бы о Людмиле, которая обнаружила в покоях Черномора шапку-невидимку. Наступившее XXI столетие внесло свои коррективы как в литературные произведения, так и в реальные разработки ученых и инженеров. И вот что в итоге из всего этого выходит…

Эффект световода. Нагляднее всего, как ни странно, суть новшества объяснил автор одного современного детектива, описав, как его герой преодолевает завесу лазерной системы сигнализации на балконе. Он снимает с карабинного крючка рюкзачка за спиной моток световода, тщательно примеряется. А затем, не прерывая лазерного луча, рывком крепит конец световода присоской на приемник нижнего луча, тут же выставив линзу другого конца световода на пути этого же луча. Луч сквозь линзу свернул в световод, и петля его засветилась.

Осторожно перемещаясь вдоль ограждения балкона, удерживая линзу по лучу, лазутчик достиг стены, из которой лучи исходили… Потом прижал линзу к глазку истока нижнего луча, достал из кармана моментально схватывающий клей, аккуратно приклеил линзу на стене.

Образец опытного плаща-невидимки

То же было сделано со второй линзой, и… человек стал невидимкой. Приподняв нити световодов, он смог спокойно проникнуть в лоджию, и охранная система его не заметила.

Нечто подобное в 90-х годах XX века попытались воспроизвести на практике московские изобретатели, использовав вместо одного световода сразу множество. Суть дела тем не менее это не меняет. Система световодов с линзами на обоих концах действует точно так же, как и одиночный. Линзы-объективы воспринимают, скажем, изображение окружающего ландшафта и транслируют его к линзам-окулярам. В результате, когда наблюдатель смотрит на замаскированный, укрытый под такой сеткой объект, он его, что называется, в упор не видит, поскольку световые лучи как бы обтекают спрятанное, а шестиугольные линзы прилегают друг к другу столь плотно, что в щелки между ними не видно ничего.

Прототип такой «шапки-невидимки» был разработан на кафедре радиотехнических устройств и систем Московского государственного открытого университета. Авторы изобретения – И.А. Наумов, В.А. Каплун и В.П. Литвинов – полагали, что оно может быть использовано, скажем, вместо традиционных маскировочных сетей для сокрытия важных военных объектов – самолетов на стоянках или ракетных установок. И говорят, первые маскировочные плащи-накидки с вплетением оптических световодов уже изготовлены.

А японские инженеры недавно запатентовали свой вариант спецкостюма для человека-невидимки. В Стране восходящего солнца созданы чрезвычайно тонкие пленочные телеэкраны на основе жидких кристаллов. Теперь из такой пленки, внешне похожей на обычный полиэтилен, тоже скроен плащ-накидка. Телекамера величиной со спичечную головку, расположенная на затылке обладателя такой накидки, проецирует телеизображение на переднюю часть плаща. А телекамера, смотрящая вперед, аналогично транслирует изображение на заднюю часть плаща. В итоге наблюдатель смотрит как бы сквозь плащ-накидку, не замечая его обладателя.

И все это, как говорится, еще цветочки…

Даешь зеленый свет?! «Шапку-невидимку» пытаются сделать и многими иными способами. Например, группа физиков из университета штата Мэриленд, США, объявила, что ей удалось сделать невидимым объект в зеленом свете лазера. Правда, невидимость руководителю этой группы профессору Кристоферу Девису и его коллегам удалось создать лишь для одного цвета и на площади всего лишь несколько сотых долей миллиметра.

Можно, конечно, сказать: «Зачем тут и огород городить, коль столь крошечный объект и сам по себе можно различить лишь при помощи сильного микроскопа?» Однако профессор и его коллеги довольны уже и этим, поскольку их экспериментальная установка позволила им понять: они на правильном пути, их идеи и расчеты верны.

Концепция, благодаря которой они сделали свое изобретение, вообще-то известна всем иллюзионистам. Когда они хотят сделать кого-то невидимым на сцене, то прячут человека или иной объект за зеркала, которые так хитро отражают окружающую обстановку, что кажется: никаких зеркал тут и вообще нет.

«Наша задача состояла в том, чтобы заставить свет обогнуть объект примерно так же, как вода в ручье огибает камень, – пояснил профессор Девис. – А коль от объекта не будет отраженных лучей, формирующих его изображение в глазу, то нам и будет казаться, будто объект стал невидимым».

На практике эту идею ученый и его коллеги осуществили так. Вместо зеркал они используются несколько концентрических колец, расположенных на золотой подложке. А сами кольца сделаны из полиметилметакрилата, или, говоря проще, обычного органического стекла.

Если посмотреть на эту конструкцию сверху в микроскоп, она несколько напоминает многорядную дорожную развязку. Только в данном случае объект, расположенный в центре подложки, обтекают не автомобили, а световые лучи, изгибаемые прозрачным акриловым стеклом.

А поскольку мы привыкли считать, что свет, а тем более лазера, распространяется строго по прямой, то возникает обман зрения – объект в самом центре глаз не видит. А разглядит лишь то, что находится уже позади него.

Прототип Шалаева. Исследователей из Университета Мэриленда, в свою очередь, подпирают физики из университета Пердью в Уэст-Лафейетте (штат Индиана). Они уже сконструировали первый прототип «шапки-невидимки», способной укрыть от нежелательного взора любой объект. Но тоже пока в определенных диапазонах длин волн видимого света.

Во главе этой группы стоит работающий в США российский физик Владимир Шалаев. «Уже создана математическая модель нашей конструкции, – пояснил ученый, – основанная на численном решении уравнений Максвелла, описывающих распространение электромагнитного излучения, которым, в частности, является и видимый свет».

Своим происхождением эффект опять-таки обязан электромагнитным характеристикам материала, из которого изготовлена «шапка-невидимка», а точнее говоря, их постепенному изменению в пределах «шапки». При нужном распределении этих характеристик свет начинает плавно «обтекать» и «шапку», и накрытый ею объект, а наблюдатель получает возможность без всяких искажений видеть то, что ранее скрывалось в тени этого объекта.

Однако пока даже в теории подобное возможно лишь для отдельных длин волн видимого диапазона. Удастся ли сделать «шапку-невидимку» универсальной, то есть «мультиволновой», остается пока неизвестным.

Зеркальный «плащ» для невидимок. Как видите, исследования ведутся наперегонки. И многие ученые не скупятся на щедрые посулы и авансы. Например, сотрудники университета Дьюка, США, собираются вскоре продемонстрировать покрытие, которое сделает невидимкой целую атомную субмарину! Такая лодка сможет действовать практически безнаказанно: для ее обнаружения придется разрабатывать устройства, использующие иные физические принципы, либо глубоко модернизировать существующие сонары.

И вот вам последнее известие с фронта научных исследований. Создана модель «плаща-невидимки», который действительно может скрыть объект от человеческого глаза. В отличие от предыдущих версий «магического» покрытия, работавших в инфракрасном диапазоне, новый «плащ» эффективен в области длин волн, соответствующих видимому свету, сообщает журнал Nano Letters.

Ученые из Университета Калифорнии в Беркли (США) летом 2011 года сообщили о создании защитного покрытия, способного делать объекты невидимыми во всем диапазоне длин волн видимого света. Предыдущие попытки создания «невидимости» использовали в основном метаматериалы на основе металлов. Однако такой состав оказался неприемлемым при приближении к видимому диапазону длин волн, поэтому, как пояснила профессор Мичиганского университета Елена Семушкина, ряд групп обратились к созданию диэлектрических «плащей-невидимок». Они не имеют проводящих свойств металлов и больше похожи на стекло.

Еще один вариант, предложенный специалистами из Бирмингема, – использование для «плащей-невидимок» материалов из так называемых одноосных кристаллов. Для таких кристаллов характерно двойное лучепреломление при всех направлениях падающего на них света, кроме одного (это направление называется оптической осью кристалла). Материалы на одноосных кристаллах позволяли «прятать» микрообъекты от видимого света, однако лишь в случае его особой поляризации. Усовершенствование этой технологии позволило эффективно скрывать относительно большие объекты (размером около 300 нм на 6 мкм) под отражающим «защитным покрытием».

Говоря проще, такое покрытие представляет собой гладкое оптическое зеркало, которые скрывает объект в видимом диапазоне длин волн. «Вы, словно фокусник, прячете объект под особым материалом, который внешне выглядит как обычное зеркало – сквозь него не видно объекта, находящегося внизу. Внешний наблюдатель и не предполагает, что под зеркалом что-то находится», – пояснил суть дела профессор Сян Чжан, под руководством которого выполнялась работа.

Чтобы заставить видимый свет «обойти» спрятанный объект, исследователи изобрели материалы с переменным показателем преломления – это метаматериалы, не существующие в природе. Для этого волновод из нитрида кремния поместили на прозрачную нанопористую подложку оксида кремния, которая имела меньший показатель преломления, чем волновод. «Это первый пример “шапки-невидимки”, действительно работающей в видимом диапазоне длин волн», – подчеркнул Чжан.

Путешествия к центру Земли

Помните, как совершили путешествие в глубь Земли герои Жюля Верна? Расшифровали таинственную записку, спустились в древний кратер и подземными ходами добрались куда хотели…

На самом деле даже через самую глубокую пещеру нельзя попасть к ядру планеты. А потому ученые осуществляют «путешествия к центру Земли» иными способами. Одни из них изобретают разного рода подземные лодки, капсулы и буровые снаряды. Другие же вообще не выходят из своих лабораторий и тем не менее ухитряются узнать, что именно происходит в недрах Земли на глубинах в десятки и даже сотни километров.

Как именно они это делают? Вот что рассказал о работе своих коллег директор Института физики высоких давлений имени Л.Ф. Верещагина, член-корреспондент РАН С.М. Стишов.

«Исследователи давно пытаются заглянуть в недра нашей планеты, – начал свой рассказ Сергей Михайлович Стишов. – Однако даже сверхглубокая скважина на Кольском полуострове не позволила проникнуть в глубь Земли далее 12 км – чудовищные давления и температуры не дают бурить дальше. Поэтому пришлось использовать обходные способы, а именно смоделировать условия земных недр»…

Новокраматорский пресс-гигант в Институте физики высоких давлений

Каким образом? Вот вам одно любопытное описание: «Мы стояли, держась за поручни стального ограждения лестницы, которая, как в пропасть, уходила в глубь громадного бетонного “колодца”. В нем, наверное, свободно бы разместился многоэтажный жилой дом. Когда глаза привыкли к полумраку, можно было рассмотреть детали циклопической конструкции, которая тянулась вверх с бетонного днища»…

Думаете, это цитата из фантастического романа? Вовсе нет. Таким увидел четверть века тому назад самый большой пресс СССР репортер одной из центральных газет.

Разместили пресс в здании, напоминающем своими размерами зимний стадион: длина строения – 84 м, ширина – 36, высота – 30 м.

И сама махина весом 5000 т будто бы прибыла из страны великанов. Один лишь цилиндр «поршня», с помощью которого пресс мог развивать усилие в 50 000 т, а давление в 3 млн атмосфер, имел массу в 60 т и высоту в два человеческих роста.

На нашей планете есть еще несколько прессов примерно такой же мощности, но они построены для промышленных целей. А этот гигант единственный, что был создан специально для ученых на Ново-краматорском машиностроительном заводе.

Этим достижением в немалой степени гордился тогдашний директор Института физики высоких давлений академик Леонид Федорович Верещагин. Ведь ему приходилось начинать свои исследования на куда более скромном оборудовании. Первый пресс, на котором Верещагин вместе с двумя научными сотрудниками и одним механиком получил еще до войны рекордное для нашей страны давление – 10 тыс. атмосфер, – занимал всего лишь угол скромной лаборатории.

Впрочем, сейчас в институте тоже больше не увидишь прессов-гигантов. И не только потому, что у нашей науки теперь нет средств на их создание. Огромные давления ученые научились получать более скромными средствами.

Знаете ли вы, например, что любой из читающих эти строки способен буквально пальцами развить давление около 3 т… Каким образом? Для этого надо лишь взять в руки иглу и силой воткнуть ее в какой-либо материал. Давление, развиваемое при этом на кончике иглы, и даст искомую величину.

Примерно так концентрируют усилия современные исследователи. В рабочей камере гидравлического пресса на острие алмазной наковальни они получают такие же давления, как на глубине в сотни и даже тысячи километров.

А когда мощи гидравлики становится недостаточно, призывают на помощь удар или даже взрыв. Именно с помощью взрывов, проводимых опять-таки в особых камерах, еще в 50-х годах прошлого века были получены из графита первые промышленные алмазы. Сейчас технологи научились получать алмазные зерна величиной до 5 каратов, широко используют их в алмазных инструментах для обработки особо твердых сплавов и материалов.

«Благодаря методам исследования, созданным в нашем институте совместно с фондом Карнеги в Вашингтоне, проведена серия исследований свойств серы при высоких давлениях, – продолжал свой рассказ Стишов. – Оказалось, что этот химический элемент, в обычном состоянии представляющий собой почти идеальный диэлектрик, под давлением переходит в металлическое состояние со сверхпроводящими свойствами, сохраняющимися до температуры примерно в 16 К. При этом изменяется даже цвет элемента. Желтая сера становится красной и, наконец, чернеет, превращаясь при этом в металл. Эта работа имеет большое фундаментальное и практическое значение. Возможно, что с помощью металлической серы будут создано новое поколение сверхпроводящих сплавов, работающих при высоких температурах»…

Сейчас исследователи готовятся к следующему шагу в познании глубинных тайн Земли. Исследователи вскоре получат возможность узнать, как ведут себя различные вещества при тех давлениях, которые царствуют в самом центре Земли. Эта проблема чрезвычайно важна с познавательной точки зрения. Разведочные сейсмические волны показывают, что в глубинах залегают плотные вещества. Какие?

Об этом шел многолетний спор. Многие исследователи считали, что ядро Земли слагают породы с очень богатым содержанием железа. Причем одни полагали, что ядро это жидкое, другие считали его твердым, сдавленным чудовищными давлениями. Истина, пожалуй, в золотой середине.

«Если бы ядро Земли было жидким, то процессы, происходящие внутри нашей планеты, напоминали бы скорее атмосферные явления – смерчи, торнадо и другие “завихрения”, – подчеркнул директор Института физики высоких давлений.  – Однако на практике мы видим большее сходство этих процессов с океаническими – тихими, плавными и спокойными»…

В общем, по мнению Стишова и его коллег, ядро нашей планеты по вязкости напоминает застывающее стекло или… густой мед! Они уверены в этом процентов на восемьдесят. Более точные выводы можно будет сделать, когда ученые смогут создать в лаборатории условия, сравнимые с реально существующими в недрах планеты. Пока же экспериментальные давления меньше тех, что существуют в ядре Земли примерно на порядок.

Кроме того, очередные эксперименты, бесспорно, дадут много новых сведений о возможном состоянии вещества не только в ядре нашей Земли, но и в недрах Юпитера, Сатурна и других планет.

Проект «горячая капля»

Сегодня мир завален радиоактивными отходами и отработанным ядерным топливом. И с ними надо что-то делать, если мы не хотим, чтобы нас всех вскоре погубил радиоактивный потоп. А это может случиться даже в том случае, если больше не будет ядерных катастроф, подобных Чернобыльской или Фуросимской.

Что же делать?

Вот какую историю по этому поводу рассказал академик РАЕН, доктор физико-математических наук, заведующий лабораторий сра

Поръчка 6шт зенковка дървообработващи битов набор от пробиване на пилотни дупки за спирални размери набор от ръчни инструменти 12 инструменти за електрозахранване ~ Инструменти

Описание на продукта:

  • Тип: Тренировка
  • Само Аксесоари: Водопровод
  • търговска марка: SI MI DA DANG
  • Произход: CN(Origin)
  • Приложение: Дървообработващи инструменти

Характеристики: Стандартна шестостенния на опашка 1/4 инча е съвместим с бърза смяна.Регулируема дълбочина на тезгяха ръкава с помощта на шест двустранен ключ. Специално проектирана стоманена встречная буш зенковки или зенковки пилотни дупки.Термообработанная, закалена и здрава быстрорежущая стомана осигурява отлична получават най способност.По-бързо выгружая стърготини, вие ще получите красива, по-гладка повърхност на всякакъв вид твърдо, меко дърво или алуминий.Подходящи за меки метали, електрически табла, PVC дъски, дървени дъски и т.н. Технически характеристики на: ① Дървообработваща фаска: Високоскоростна стомана. Характеристика джолан Shank: Шестостенния на Опашка 1/4 инча.Опаковката включва 1 x #5 Зенковочное тренировка 1 x #6 Зенковочное Тренировка 1 x #8 Зенковочное Тренировка 1 x #10 Зенковочное Тренировка 1 x #12 Зенковочное Тренировка 1 x L-образен ключ

Етикети: отвертка, чук мини, хилда инструмент, комплект инструменти, инструмент bga, инструменти и комплекти инструменти, инструментална дърво, комплекти инструменти за mac, инструментална дограма, сервиз на ръчни инструменти

Правила ТБ (поправленный вариант) — Альтернативная История








«Правила ТБ»

      «…При полной Луне зимний сибирский лес похож на декорацию для театральной постановки. Он красив и сказочен. Ветви деревьев прикрыты мягкими искрящимися подушками снега. Черное морозное небо заполнено звездами, словно дорогой темный шоколад миндальной крошкой. Когда смотришь на всю эту прелесть в окно, кажется, что сейчас на поляну выйдет Дед Мороз, хлопнет три раза в ладони и одиноко стоящая елочка украсится новогодними игрушками и гирляндами.
      Но если целый месяц каждые сутки просыпаешься в четыре утра, разлепляешь веки, с усилием, сопоставимым с усилием гидравлического домкрата, в полузомбическом состоянии ковыляешь до умывальни, холодной водой проводишь реанимационные мероприятия над собственным организмом, то вся эта зимняя красивая сказочность и сказочная красивость уже не воспринимается настолько милой, привлекательной и впечатляющей. При взгляде в окно на заснеженные елки и патетические сугробы в мозгу пульсирует одна мысль: «Хочу домой».
      В это утро, выключая зуммер на коммуникаторе, Гриша невольно посмотрел на высветившуюся дату. Завтра они возвращаются «на материк». Вахта заканчивается.
      Утренний поход в туалет, мытье рук, чистка зубов, умывание, облачение в более подходящие джинсы и рубашку, поход в столовую к раннему завтраку, все эти действия прошли в радушном настроении от осознания скорого возвращения в родные края.
      Кормили в столовой хорошо, даже более чем хорошо. Но за завтраком переедать нельзя, потом работать тяжело. Гриша взял порцию рисовой каши, свиную сосиску и поливитаминный тоник. До обеда – хватит.
      Из столовой в раздевалку, чтобы сменить «гражданское» на рабочую экипировку.
      Несмотря на развитие компьютеров, кибернетики и роботов, все еще существуют ситуации, когда человеческие мозг и руки оказываются эффективнее и оптимальнее манипуляторов и процессоров. Одна из таких сфер – ремонт тяжелой горной техники.
      Годы проектирования, конструирования и попыток эксплуатации саморемонтирующегося оборудования, сервисных роботов и прочей автоматизирующей чепухи показали, что дешевле и рациональнее пользоваться услугами дорогостоящих,  но более эффективных специалистов-людей. Вот и спускаются в шахты, едут по карьерным серпантинам, поднимаются по горным склонам тысячи человек, выполняя рутинную работу по техническому обслуживанию, замене запчастей, ремонту буровых, самосвалов, погрузочно-доставочных машин – ПДМ-ок, щитов и прочего оборудования.
      Поэтому и сидит сейчас Григорий Гришанчиков в раздевалке на скамейке, и стягивает с ноги кроссовок. Ему нужно успеть переодеться, пока ШАХА – шахтный автобус – с остальными сменщиками не уехал.
      Вдруг за спиной раздался слегка гнусавый голос:
 — Гриша, а ты почему вчера страхремнем не пристегнулся?
      Григорий нехотя обернулся:
 — Так, нормально же все прошло, Николай Палыч. Неудобно же с ремнем.
      Молодой человек почувствовал, как две здоровенных ладони обхватили ворот фуфайки и приподняли его в воздух. Прямо в лицо Григорию зашипели:
 — Гришуня, фраза «правила техники безопасности написаны кровью», появилась не просто так. Это твоя первая серьезная командировка. Так сказать, обучение молодого кадра. Не, если ты хочешь расстаться со своей жизнью, ты мне только намекни. Я тебя лично где-нибудь в шахте прикопаю, так, что никто и не заметит твоего исчезновения. Во-первых, че-пе с твоим участием может коснуться и меня. А у меня жена и дети. Во-вторых, чтобы заключить этот контракт, контора вбухала много денег и рискнула своей репутацией. Если по нашей вине контракт разорвут, то мы с тобой вылетим с волчьими билетами. А мне нравится мой оклад жалования! Запомни, если в тэ-бэ будет написано, что ты должен кукарекать каждые пятнадцать минуты, то ты будешь кукарекать каждые пятнадцать минут. Ясно?!!!
      Григорий попытался улыбнуться, получилось как-то ненатурально, мелко закивал головой. Хватка на горле ослабла, и он смог сесть.
      Экипировавшись, их смена протопала к выходу на автобусную стоянку. Хрустя слежавшимся снегом, они прошли к нужному автобусу. Неуклюже устроились на сидениях, принайтовали себя ремнями.
      Жужжа электромоторами, автобус тронулся к шахте. Начиналась рабочая смена.
      Переваливаясь на неровностях дороги, автобус подъехал к шахтному порталу. Шофер притормозил на шестьдесят секунд, для предшахтной проверки. Пощелкали кнопки контроля, включилась вся бортовая иллюминация, было слышно, как шофер сообщает внешнему диспетчеру результаты.
      Расцвеченный и мигающий огнями, как новогодняя елка, автобус въехал в темноту шахты и поехал вглубь, высвечивая неровности стен. Как-то сразу же стало неуютно и скучно. Даже бывалые шахтеры стали говорить немного тише.

* * *

      ШАХА остановился рядом с бытовкой ремонтников. Николай Павлович, Григорий и третий вахтовик – сварщик Юра Пястов, аккуратно прошли по проходу между сидениями и выбрались из автобуса. Открыв дверь тамбура, они увидели ночных сменщиков. Те были в не самом хорошем настроении.
      Дмитрий Васильевич – бригадир ночной смены, рассказал, что случилось. Оказывается, штрек, в котором они выполняли ТО-50 ковшовому погрузчику, был недалеко от забоя, где должны были рвать породу. А ремонтников не предупредили. Плюс к этому, в соседней камере хранились канистры с шахтной взрывчаткой. Парни успели добраться до безопасного поворота только на третий гудок сирены. Никто не пострадал, техника осталась цела, но ощущения не из приятных.
      Николай Павлович и Дмитрий Васильевич скоренько обсудили «задолженности», которые нужно закрыть за дневную смену. Посигналил ШАХА, возвращавшийся с ночниками на поверхность. Дмитрий Васильевич сотоварищи вышел, оставив дневных сменщиков одних. Дождавшись, пока закроется дверь тамбура, Николай Павлович сообщил коллегам план работ на смену.
      Закончить ТО ковшового погрузчика. Еще неделю в том районе взрывов не будет.
      На сто шестидесятой ПДМ-ке снова не работает пятый контроллер шасси. Третий за полгода. Шахтное управление ругается, что вытаскивать сгоревшие контроллеры из разъемов и вставлять новые они и сами могут. Нужно устранять проблему. Примерно полсмены уйдет на «прозвонку» системы.
      В фильтре гидросистемы триста первого крепеустановщика снова частицы резины. Кавитация, будь она неладна. Но акустические датчики никак не могут локализовать источник. Надо бы перебрать гидравлику. На это уйдет дня три. Николай Павлович говорит, что через два дня триста первый уйдет на «тысячу». Будут проводить полное техобслуживание. Тогда и гидравлику проверят.
      А еще нужно провести два ТО-50 и одно ТО-100. Так что, работы на всю смену, успеть бы.
      Распределили задачи, ориентируясь по плану шахты, составили наилучший маршрут ремонтного пикапа, загрузили инструменты и запчасти с расходниками. Вперед ремонтник, вперед! Тебя ждет рутина славных дел!
      Приезжаешь к машине, дожидаешься, пока оператор заглушит двигатель, ставишь электронный ключ-блокиратор, поднимаешь капоты, снимаешь заглушки с разъемов. Все, можно приступать к работе. Быстроразъемные замки сильно облегчают замену фильтров. А электронный анализатор автоматически копирует данные из памяти контроллеров. Пока подъехавшая цистерна заменяет рабочую жидкость в гидросистеме, обходишь машину, осматривая шасси. Когда все закончено, собираешь вещички, забираешься в пикап и к следующему агрегату.

* * *

      После обеда они выехали к сто шестидесятой. Кроме контроллера шасси, по словам оператора, на машине были еще какие-то проблемы. Придется проанализировать циклограммы за все время работы погрузочной машины после прошлого большого ТО.
      Машину припарковали в одной из тупиковых камер, в которой уже больше года не велись работы.
      Как и ожидалось, ситуация с ПДМ-кой оказалась намного хуже, чем сообщали операторы. При подключении анализатора выяснилось, что кроме пятого контроллера шасси полетели еще три других контроллера, отвечавших за гидравлику ковша, давления в колесах и тормоза. Просто центральный вычислитель эти системы сразу же переключил на дублеры, а для пятерки запасного уже не хватило. Вот и начали вылетать нули при опросе. Интересно, что такого могло случиться, чтобы сразу четыре контроллера вышибло? Хорошо еще центральный вычислитель не сгорел синим пламенем.
      Из-за проблем с контроллерами поотключались несколько тензодатчиков, писавших нагрузки на конструкцию. Теперь нужно было проверять корпус на трещины.
      Николай Павлович и Юрий, как более опытный сервисник, устроились на капоте, разбираясь с циклограммами. А Гриша должен установить на контрольных точках УЗИ-датчики дефектоскопа.
      Григорий устанавливал датчики на гидроцилиндры ковша, когда, скорее почувствовал телом, чем услышал, какой-то треск и скрежет. Он обернулся и увидел, как по поверхности набрызг-бетона быстро зазмеились трещины. Стену начало как-то странно вспучивать…
 — Ни… Николай Павлович… Палыч!!! – Гриша воскликнул, указывая в сторону разваливающейся стены, с которой кусками осыпался бетон. Стали видны выпячивающиеся прутья крепежной сетки, которые буквально на глазах истончались под действием какой-то силы, вдавливающей стенку внутрь камеры. Из трещин сочилась вода.
      Опытный вахтовик повернулся в сторону Григория, глянул на стену, скатился с капота и метнулся к аварийному посту на выходе из камеры. Он еще не успел убрать руку с кнопки, как загудела сирена, где-то двадцатью метрами дальше по штреку с грохотом опустилась массивная перегородка.
      Стена не выдержала нагрузки, часть ее развалилась на куски, и в камеру с грохотом хлынул грязно-бурый поток воды.
      Гришанчиков не успел сориентироваться в ситуации и попытаться убежать за корпус ПДМ-ки. Когда он увидел, как вода прорывается сквозь пробоину, ему показалось, что весь массив валится только на него. Гриша инстинктивно присел к полу, прикрываясь руками. И тут на него, словно бы, обрушились все природные силы.
      Григория закрутило-завертело. Поток потащил его куда-то за собой. Но страхпояс действительно выдержал нагрузку, не дал уплыть слишком далеко. По голове ударило чем-то тяжелым…

* * *

      Григорий открыл глаза. За стеклом шлема была вода. На ее поверхности играли блики от потолочных светильников. Ощущение было таким, будто смотришь наверх, погрузившись на дно бассейна. В голове немного звенело от удара.
 — Григорий… Гриша!.. – раздался голос Палыча в наушниках. – Живой?
 — Живой…
 — Как там скаф?
      Гришанчиков скосил глаза на индикаторы, светившиеся на периферии забрала.
 — Цел…
 — Сам цел?
 — Вроде цел…
 — Встать сможешь?
 — Попробую…
      Гриша поднапрягся, уперся руками в пол и сел. Вода все равно накрывала его с головой. Пришлось еще раз напрячься, чтобы встать. Вода доходила до шейного кольца скафандра.
      Пястов умудрился удержаться на капоте ПДМ-ки. Теперь он ошарашено оглядывал картину происшедшего. На общем канале он как-то неуверенно протянул:
 — А говорили, что на Венере нет жидкой воды…
 — На поверхности – нет. Тут, на глубине пятисот метров под поверхностью, могли сохраниться реликтовые водяные линзы, — со вздохом сказал Николай Павлович. Он уже стоял, оглядывая разрушения. – Видимо, поэтому тут и прекратили работы, что георазведка сообщила о такой линзе. Ну, что, поздравляю, ребятки… Чистейший страховой случай. Неплохие выплаты, запись в досье и прочие бонусы. Через пару-тройку часов они откачают воду, поднимут аварийные переборки, вывезут нас через нуль-портал на Землю. Парни! Да мы, малость, герои! Пусть с этой ПДМ-кой смена Иваныча разбирается…
      Юра еще раз крутанулся на месте, осматривая камеру. Его взгляд зацепился за что-то, прилипшее к стеклу кабины.
 — Палыч… Палыч! Подойди-ка сюда!
      Разгребая руками воду перед собой, Николай Павлович и Григорий подошли с той стороны, на которую указывал сварщик. На стекле колыхалось что-то вроде крупного плотного комка слизи, похожего на килограммовую соплю.
      Палыч глянул, оскальзываясь на неровном полу камеры, вернулся к аварийному посту, кулаком разбил контрольное стекло и вдавил черно-оранжевую полосатую кнопку. Потом повернулся в сторону Гришанчикова:
 — Гришуня, напомни мне, чтобы я никогда с тобой не ездил в командировке. Что-то рука у тебя несчастливая…
      Юра отреагировал первым:
 — Почему?
 — Потому что перед нами первый многоклеточный внеземной организм, обнаруженный человеком!!! Согласно нормативам по технике безопасности, нам теперь два месяца мариноваться в карантине!!!

* * *

      Постоянную лунную карантинную базу заложили двадцать лет назад, когда смогли создать стабильную систему нуль-порталов. С тех пор ею пользовались четыре раза. Первый, второй и четвертый случаи оказались результатом мутации обычных земных вирусов и бактерий, и представляли только узконаучный интерес. Третьим случаем была марсианская экспедиция профессора Приянки Каиф, открывшая первый внеземной одноклеточный организм.
      Теперь на базе обреталась наша троица ремонтников. Если так подумать, то жить на базе было не так-то уж и плохо. Завтраки, обеды и ужины можно было заказывать персонально для себя. Неплохой тренажерный зал с бассейном. Подключение ко всем возможным медиаканалам и библиотекам.
      Разве что, спиртное нельзя, да еще два месяца изоляции от остального человечества и сдача медицинских анализов каждый день. Пробы крови, как и остальные анализы, брал медицинский автомат. Общение, даже с докторами, через стеклянную стену или мониторы. Что поделаешь – карантин…
 — … По представлению Интеркосмоса было решено, что геолого-изыскательская деятельность компании Венус Майн приостановлена, до специального решения, — пробурчала лысая голова на мониторе. Голова принадлежала генеральному директору их инженерно-сервисной компании. – Там теперь будут работать научники. На ваше счастье, вы, так сказать, первооткрыватели, да еще Интеркосмос из своих фондов покроет упущенную прибыль партнерских компаний и субподрядчиков. Но лишних командировочных не ждите. Разве что, выплату за страховой случай. Когда вернетесь, на эти два месяца напишите отпуск без содержания. У меня все…
      Монитор погас.
      Николай Павлович пошел к себе в комнату. Юра почесал затылок и направился в сторону спортзала.
      Григорий Гришанчиков немного посидел в кресле перед пустым монитором, потом вывел на него список докторов. Внимательно изучив должности и звания персонала, он выбрал подходящего человека, прикоснулся к значку вызова.
 — Григорий? Здравствуйте. Как самочувствие? Я вам могу чем-нибудь помочь?
 — Здравствуйте, профессор Каиф. Я тут подумал, времени у меня много… Вы не могли бы подсказать какой-нибудь хороший учебник по биологии?.. »

Перед вами отрывок из интервью профессора ксеномикробиологии Григория Всеволодовича Гришанчиков, которое выйдет в цикле «День, изменивший мою жизнь».

10шт hladno preša prednje staklo s okvirom OCA polarizator uho mreže dodir prsten za iPhone 6G 6 6S 7 8 Plus pukotine zamjena stakla

10шт 4 u 1 Hladno preša prednje staklo s okvirom OCA+polarizator folija za iPhone 6G 6 6S 7 8 Plus hladno preša vanjska stakla popravak dijela

Izjava:

1.blister pakiranje kutije zaštite okoliša, sigurnija i više ekološki prijateljski. 2. to se staklo serije prilagođeno iz tvornice, kvalitetu možete pratiti vrlo stabilne i pouzdane, workmanship predivno i savršeno se uklapaju. 3.staklo visoke rezolucije, visoke svjetline i visoke tvrdoće, высокоолеофобное pokrivenost i otporni na vodu, nosač izdržljiva i nije lako padne, on je stvarno hladno прессован s ljepilom AB, a suho ljepilo OCA stvarno 250um. Ako trebate pravi vrhunske kvalitete, to će biti vaš najbolji izbor.

Kako razlikovati

Proizvedeno u tvornici oni nisu u pratnji kćeri i natpisima.Ako ste dobili popis s grafičkim oznakama, onda svi oni s veleprodajnog tržišta.

Kompatibilan sa:

Za iPhone 6 ~ 8P

Paket je uključeno:

10x stakleni objektiv prednjeg zaslona s okvirom za+OCA+polarizator

Savjeti:

1.mi pružamo sve materijale za popravak ekrana i veleprodaja dijelova mobitela, vanjska staklo zaslona / film oca / polarizator / ekran osjetljiv na dodir / sve vrste Ahhesive naljepnica / Backlight / Frme / stražnji poklopac /fleksibilan kabel / softver etc. 2.mi vam nudimo sve alate i strojeve za popravak ekrana i matične ploče.Molimo vas, ne ustručavajte se kontaktirati našu službu servis i podrška ako imate bilo kakvih pitanja.Dobar vam dan!

Tagovi: ножка zajednice, Drobilica grožđa, трещиномер, sok od grožđa, press, preša za jabuke, senzor boje arduino, Digitalni odbrojavanje 3 osovine za токарного stroja, ured mijia, prekidač radarski senzor, Tokarilica 3 osi

Этот самовосстанавливающийся бетон автоматически заполняет трещины

Это немного похоже на волшебство: когда в этом новом бетоне образуется трещина, материал сам начинает заполнять щели. В процессе используется фермент, содержащийся в красных кровяных тельцах, чтобы сделать один из самых распространенных материалов на планете намного более долговечным и помочь уменьшить гигантский углеродный след бетонной промышленности.

[Фото: Вустерский политехнический институт] «Производство, ремонт и транспортировка бетона — очень, очень энергоемкая задача», — говорит Нима Рахбар, доцент кафедры гражданского и экологического строительства Вустерского политехнического института, руководившая разработкой новая технология.По одной из недавних оценок, на этот материал приходится около 9% глобальных выбросов CO2, что более чем в три раза больше, чем в авиационной отрасли. Если бы отрасль была страной, она была бы третьим по величине загрязнителем климата в мире. В то время как некоторые стартапы работают над производством бетона по-другому, новая технология может помочь сократить общий спрос. «Если вы можете сделать бетон, который прослужит дольше, и вам не придется его заменять, вы сможете сократить эти 9% выбросов», — говорит он.

[Фото: Вустерский политехнический институт] В некоторых ранних экспериментальных самовосстанавливающихся бетонах для ремонта использовались бактерии, но этот процесс идет медленно.«Не очень-то прагматично исправлять все это в разумные сроки», — говорит Рахбар. Бактерии также дороги и могут создавать проблемы с безопасностью. Он начал искать альтернативу и черпал вдохновение из того, как человеческий организм перерабатывает CO2. «Мы вдыхаем кислород и выдыхаем CO2», — говорит он. «Поэтому процесс транспортировки CO2 от клеток к кровеносным сосудам должен происходить очень быстро».

Биохимик Сюзанна Скарлата (Suzanna Scarlata) предложила использовать карбоангидразу, тот же фермент, который переносит CO2 из клеток в кровоток. Когда фермент добавляется в бетонный порошок, он помогает материалу превращать CO2 в атмосферу в кристаллы карбоната кальция. Всякий раз, когда образуется крошечная трещина, карбонат кальция заполняет ее. Трещину миллиметрового размера можно заполнить в течение дня, предотвращая образование более крупных трещин. Аналогичный процесс можно также использовать для устранения трещин в традиционном бетоне. «Мы распыляем раствор, состоящий из фермента, воды и кальция, — говорит Рахбар. «Затем мы можем взорвать CO2 и заполнить трещины за считанные минуты или использовать CO2 из окружающего воздуха, который займет больше времени, чтобы залечить трещины.

Недавнее рецензируемое исследование показало, как этот процесс работает с цементом, клеем, скрепляющим бетон. Рахбар надеется, что кто-то получит лицензию на технологию, чтобы вывести ее на рынок для использования на дорогах, тротуарах, в зданиях и других сооружениях. Благодаря этому бетон прослужит в четыре раза дольше, чем обычно. (Поскольку этот процесс также помогает улавливать некоторое количество CO2 из воздуха, он имеет дополнительное преимущество для климата, хотя влияние на производство бетона гораздо больше. ) Промышленность может медленно принимать изменения, но политика может помочь.«Это не будет стоить дорого, — говорит Рахбар. «Но в целом система требует некоторого стимула».

Исследователь WPI разработал самовосстанавливающийся бетон

Исследователи из Вустерского политехнического института (WPI) используют фермент, обнаруженный в красных кровяных тельцах, для создания самовосстанавливающегося бетона, который в четыре раза прочнее традиционного бетона и продлевает срок службы бетона. на основе конструкций и устраняет необходимость в дорогостоящем ремонте или замене. В работе, опубликованной в рецензируемом журнале Applied Materials Today , используется фермент, который автоматически реагирует с атмосферным углекислым газом (CO 2 ) для создания кристаллов карбоната кальция, которые имитируют бетон по структуре, прочности и другим свойствам. и может заполнить трещины до того, как они вызовут структурные проблемы.

«Глобальное использование бетона повсеместно», — говорит Нима Рахбар, доцент кафедры гражданского и экологического строительства и ведущий автор статьи. Бетон является наиболее широко используемым искусственным строительным материалом в мире: он является важнейшим компонентом всего, от мостов до высотных зданий, частных домов, тротуаров и гаражей. Но бетон хрупок и склонен к растрескиванию из-за воздействия воды, температурных изменений, стресса, дорожной соли, недостатков конструкции и других факторов, которые могут привести к потере структурной целостности и необходимости дорогостоящего ремонта или замены.

«Если крошечные трещины можно было бы автоматически устранять при первом появлении, они не превратятся в более серьезные проблемы, требующие ремонта или замены. Звучит как фантастика, но это реальное решение серьезной проблемы в строительной отрасли».

Вдохновленный процессом передачи CO 2 в природе, исследование Рахбара, которое ранее финансировалось Массачусетским центром чистой энергии (MassCEC), использует карбоангидразу (CA), фермент, обнаруженный в красных кровяных тельцах, который быстро переносит CO 2 из клеток в кровоток. Фермент СА, который добавляют в бетонный порошок перед его смешиванием и заливкой, действует как катализатор, который заставляет атмосферный CO 2 образовывать кристаллы карбоната кальция, матрица которых аналогична матрице бетона. Когда в ферментативном бетоне образуется небольшая трещина, фермент внутри бетона соединяется с CO 2 в воздухе, вызывая рост новой матрицы, которая заполняет трещину.

«Мы обратились к природе, чтобы найти, что вызывает самый быстрый перенос CO 2 , и это фермент CA», — сказал Рахбар, который занимается исследованием самовосстанавливающегося бетона в течение пяти лет.«Поскольку ферменты в нашем организме реагируют удивительно быстро, их можно использовать в качестве эффективного механизма для восстановления и укрепления бетонных конструкций».

Процесс, запатентованный Рахбаром, позволяет залечивать миллиметровые трещины в течение 24 часов.

Исследовательская статья под названием «Ферментативный самовосстанавливающийся цементный материал» была опубликована в Applied Materials Today , рецензируемом журнале, посвященном передовым применениям новых материалов. Соавторы: Сюзанна Скарлата, профессор химии и биохимии; Джессика Розевиц, бывшая аспирантка, а ныне внештатный преподаватель инженерного дела; и аспирант Шуай Ван.

границ | Крупномасштабное применение самовосстанавливающегося бетона: проектирование, строительство и испытания

Введение

Принято считать, что срок службы бетонных конструкций снижается за счет развития микротрещин, которые допускают попадание в конструкцию воды, углекислого газа и ионов хлора. Это может вызвать разрушение бетона и коррозию арматуры, что приводит к необходимости регулярного и дорогостоящего ремонта и технического обслуживания.Трещины в обычном железобетоне практически неизбежны из-за тепловых эффектов, ранней усадки, механических нагрузок, эффектов замораживания-оттаивания или комбинации этих факторов (de Rooij et al., 2013; Isaacs et al., 2013). Помимо связанных с этим затрат, ремонт увеличивает углеродный след бетонных конструкций и подвергает лиц, ответственных за его выполнение, ненужному уровню риска.

Проект «Материалы для жизни» (M4L), возглавляемый Университетом Кардиффа в партнерстве с Кембриджским и Батским университетами, был направлен на разработку самовосстанавливающегося бетона для снижения требований к ремонту и техническому обслуживанию бетонных конструкций.Проект объединил исследования микрокапсул, бактерий, полимеров с памятью формы и сетей потоков для разработки методов самовосстановления для использования в бетоне.

Ключевым аспектом проекта M4L было проведение испытаний на месте действующего строительного проекта. Цель этих испытаний была двоякой. Во-первых, для решения задач, связанных с внедрением таких методик в нечто близкое к полномасштабному, а во-вторых, для оценки их реализуемости и эффективности в полевых условиях. Это было достигнуто благодаря поддержке ведущего спонсора проекта, компании Costain.Ключ к успеху этой работы был связан с рабочими отношениями между промышленностью и академическими кругами благодаря докторской работе Тилла (2016) в Университете Кардиффа.

Каждый из университетов руководил разработкой различных методов самоисцеления. В Кембриджском университете их исследования были сосредоточены на разработке и внедрении в бетон микрокапсул, содержащих минеральные лечебные вещества, такие как силикат натрия. Эти микрокапсулы разрываются при распространении трещин, тем самым высвобождая заживляющие соединения в плоскость трещины, которые ее запечатывают.Это действие служит для блокировки проникновения вредных веществ, тем самым снижая проницаемость и повышая долговечность, а также способствуя некоторому восстановлению прочности конструкции (Kanellopoulos et al., 2015; Giannaros et al., 2016). Для полевых испытаний микрокапсулы были увеличены в масштабе в сотрудничестве с Lambson.

Университет Кардиффа разработал метод, использующий полимеры с памятью формы (SMP) для закрытия трещин в бетонных конструкциях. Это последовало за предыдущими исследованиями в университете по использованию полос из полиэтилентерефталата (ПЭТ) для создания сжимающего напряжения в бетоне, что уменьшает размер трещины и улучшает аутогенное заживление (Jefferson et al. , 2010; Данн и др., 2011; Айзекс и др., 2013 г.; Хейзелвуд и др., 2015 г.; Тил и др., 2015). В сотрудничестве с Брэдфордским университетом для испытаний в этих местах были разработаны высокоусадочные ПЭТ-сухожилия (Teall, 2016; Teall et al., 2018).

Поточные сети, которые можно размещать в бетонных конструкциях, также были разработаны в Кардиффе. Они состоят из сети искусственно созданных каналов малого диаметра, по которым под давлением могут прокачиваться целебные вещества. Чтобы лечебные агенты могли мигрировать в области повреждения, сеть спроектирована и размещена в зоне, наиболее подверженной взлому (Gardner et al., 2014; Дэвис и др., 2015).

Исследование Университета Бата было сосредоточено на самовосстановлении бактерий (Alazhari et al., 2018). Были использованы специально отобранные бактерии, которые в своей споровой форме могут выживать в высокощелочной среде бетона. После растрескивания бетона и когда условия становятся благоприятными, споры прорастают, а бактерии расщепляют питательные вещества и осаждают кальцит в трещинах бетона.

В этом документе описываются концепция и дизайн пробной площадки (раздел «Концепция и дизайн»), содержание пробной панели и детали конструкции (раздел «Содержимое пробной панели и детали конструкции»), конфигурация загрузки и проведенный мониторинг (раздел «Конфигурация загрузки, мониторинг, измерение и Процедура загрузки), а также краткое изложение и обсуждение основных результатов исследования (раздел «Результаты и обсуждение»).

Концепция и дизайн

Испытания проходили на автомагистрали A465 Heads of the Valleys (HoV), раздел «Концепция и дизайн», проект шоссе недалеко от Абергавенни в Южном Уэльсе, Великобритания. Эта схема правительства Уэльса представляет собой контракт на сумму 200 миллионов фунтов стерлингов на модернизацию 8,1-километрового участка магистральной дороги A465 между Гилверном и Бринмором с однополосной на двухполосную. Costain Group Plc была ведущим подрядчиком проекта. В качестве места проведения испытаний использовалась территория на территории проекта. Таким образом, он не мешал основным работам, но подвергался воздействию тех же условий и требовал тех же строительных процессов, что и бетонные конструкции, возводимые для капитальных работ (Teall, 2016).

Проект A465 HoV включает подпорные стенки большой длины разной высоты и конструкции, поэтому испытание включало несколько секций имитационных подпорных стенок, называемых панелями, которые были спроектированы так, чтобы содержать различные комбинации разработанных методов самовосстановления. . Две панели, которые не содержали никаких механизмов самовосстановления, также были сконструированы в качестве элементов управления. Общая конструкция включала реактивную стену для нагрузки пробных панелей, а также опорную плиту для предотвращения опрокидывания стен во время нагрузки.Концептуальная модель конструкции показана на рисунке 1. Для всех элементов этой конструкции был выполнен подробный структурный проект в соответствии с положениями BS EN 1992. Панели были рассчитаны на растрескивание на высоте 500 мм над фундаментной плитой путем включения 16 начальные стержни диаметром 200 мм на передней поверхности до этой точки, прежде чем перейти к сетке A393 (стержни диаметром 10 мм с центрами 200 мм), чтобы создать слабую секцию в панели при этом изменении местоположения стальной секции (Teall , 2016). Номинальное покрытие сетки A393 составляло 30 мм, а задняя поверхность была усилена стальной сеткой A142 (стержни диаметром 6 мм с расстоянием между центрами 200 мм) с номинальным покрытием 20 мм.

Рисунок 1 . Концептуальная модель судебной структуры.

Была определена конструкционная бетонная смесь C40/50, называемая контрольной смесью, и она подробно описана в таблице 1. Эта контрольная смесь была разработана так, чтобы иметь консистенцию класса S3, а измеренная осадка при заливке пробных панелей составила 100 мм. .

Таблица 1 . Управляйте дизайном смеси.

Пробная конструкция была построена за 8 недель. Базовая плита была первоначально отлита, и ей дали отвердеть в течение как минимум 28 дней, прежде чем отлить реактивную стену и, наконец, пробные панели.

Содержимое пробной панели и детали конструкции

Каждая панель испытательной конструкции использовалась для проверки определенной техники самовосстановления или комбинации техник. Эти методы подробно описаны в таблице 2, а их установка схематично показана на рисунке 2.

Таблица 2 . Пробная панель и встроенные механизмы самовосстановления.

Рисунок 2 . Устройство самовосстанавливающейся панели.

Был использован товарный бетон

, а панели B, D и E были отлиты с использованием материала, поставляемого непосредственно из автобетоносмесителя. Для обеспечения качества и прочности контрольной смеси на протяжении всей процедуры литья в смесь добавляли замедлитель схватывания. Заливка, уплотнение и отделка производились в соответствии со стандартной строительной практикой.Для панели А перед заливкой бетон был перенесен в смеситель Belle объемом 120 л, куда были добавлены микрокапсулы. Панель C включала секцию, состоящую из бетона с использованием цемента CEM II и легкого заполнителя частиц перлита, насыщенных бактериями. Это также было смешано на месте с помощью смесителя Belle объемом 120 л.

Панель A: Добавление микрокапсул, содержащих силикат натрия

Сферические полимерные микрокапсулы, содержащие эмульсию силиката натрия, использовались на панели А. Силикат натрия был выбран в качестве заживляющего соединения, поскольку он образует продукты, сходные по природе с основной цементирующей матрицей.Потенциал силиката натрия в качестве заживляющего агента для композитов на основе цемента был ранее исследован Kanellopoulos et al. с точки зрения закрытия трещин и долговечности. (2015 г.); Джаннарос и др. (2016), которые подтвердили его совместимость с цементными матрицами. Микрокапсулы имели полимерную оболочку из сшитого желатина и камеди акации с толщиной стенки от 5 до 20 мкм. Их груз представлял собой эмульсию силиката натрия в минеральном масле (54% минерального масла, 42% силиката натрия, 4% эмульгатора по весу).Размер микрокапсул колебался от 300 до 700 мкм, плотность ~1,0 г/см 90 101 3 90 102 . На рис. 3 показано изображение микрокапсул, полученное с помощью оптического микроскопа.

Рисунок 3 . Микроскопическое изображение микрокапсул, используемых в этом исследовании.

Всего 8% по объему цемента в микрокапсулах было смешано с бетоном с помощью местной мешалки Belle. Поскольку микрокапсулы поставлялись компанией Lambson в консервирующем водном растворе, это добавляло небольшое количество воды в бетонную смесь, увеличивая ее водоцементное отношение с 0.43 до 0,45. Это оказало минимальное влияние на осадку, увеличив ее на < 20 мм. На рис. 4 показаны микрокапсулы в растворе до и во время их добавления в смесь.

Рисунок 4. (A) Микрокапсулы в растворе перед смешиванием и (B) добавление микрокапсул в смесь.

Панель B: Полимерные сухожилия с памятью формы и Flow Networks

Панель B

содержала мат из напрягающих элементов SMP и сетей потоков, которые были установлены в опалубке до заливки контрольной бетонной смеси.Они были привязаны к арматуре в зоне бетонного покрытия и активировались вручную после заливки.

В панель были помещены десять узлов SMP, которые были спроектированы так, чтобы при активации создавать напряжение 0,5 МПа на внешней поверхности с трещиной. Каждое сухожилие содержало 200 ПЭТ-волокон, окруженных системой нагрева и отлитыми под давлением гильзами, как показано на рис. 5. ПЭТ-волокна были изготовлены Брэдфордским университетом специально для этого проекта, и было обнаружено, что они способны создавать сдержанное усадочное напряжение в 30 МПа в лаборатории.Эти арматуры имели длину 750 мм и располагались с эксцентриситетом 40 мм от центра поперечного сечения панели в шахматном порядке, как показано на рисунках 6, 7.

Рисунок 6 . Положение сухожилий SMP в панели B.

Рисунок 7 . Поперечное сечение макета панели B с сухожилиями из ПЭТ.

Сети потока

были включены в панель B, чтобы обеспечить введение заживляющих агентов в бетон. Двумерная сеть каналов диаметром 4 мм была создана с использованием полиуретановых трубок, которые были удалены из бетона после снятия опалубки.Каналы были соединены с помощью 3D-печатных соединений, изготовленных из полимолочной кислоты (PLA), которые были привязаны к самой внешней арматуре, позволяя сетям проходить перед сухожилиями SMP. По обеим сторонам панели потоковые сети заканчивались запираемыми стальными нагнетательными пакерами, что позволяло герметизировать каждый канал по отдельности, чтобы облегчить загрузку и повышение давления в сети. Окончательное расположение сухожилий и сетей потока внутри панели перед литьем показано на рисунке 8.

Рисунок 8 . Схема сухожилий SMP и сетей потоков в панели B.

Панель C: Бактериальный бетон и проточные сети

После лабораторных экспериментов, в ходе которых исследовались различные потенциальные штаммы, бетонная смесь бактерий, разработанная Университетом Бата для использования в полевых испытаниях, содержала споры Bacillus pseudofirmus DSM 8715, внедренные в легкие частицы перлита. Прекурсор органического минерала, который включал дрожжевой экстракт и ацетат кальция, также был включен в отдельные агрегатные частицы в качестве источника пищи для бактерий.

Из-за сложности производства достаточного количества спор для всей панели было решено, что панель C будет содержать три подъема. Первый представлял собой 250-миллиметровый слой конструкционного бетона с использованием контрольной смеси, второй слой 500-миллиметрового слоя бактериального бетона в зоне, в которой панели должны были трескаться, и третий слой контрольной смеси для завершения панели. . Панель C также содержала проточные сети в качестве потенциальной системы питания для бактерий на более поздних стадиях тестирования.Эти сети были сформированы так же, как и на панели B.

.

Панели D и E: Элементы управления

Панели D и E были отлиты в качестве контроля. Панель D была отлита с использованием контрольной смеси без каких-либо добавок, в то время как панель E использовала контрольную смесь вместе с потоковыми сетками, как в панелях B и C. Это должно было исследовать любое влияние на структурные свойства из-за включения этих сетей.

Загрузка конфигурации, мониторинг, измерение и процедура загрузки

Загрузка конфигурации для панелей

Трещины, которые должны были быть исследованы на предмет залечивания, были созданы путем повреждения панелей с помощью контролируемой нагрузки.Для приложения нагрузки была принята система гидравлического домкрата с резьбой и полым поршнем. Эта система имела стержень, проходящий через центр каждой панели и реактивной стены на высоте 1,5 м над базовой плитой. Нагрузка распределялась по всей ширине панели с помощью прямоугольной полой стальной ригельной балки сечением 100×100 мм и толщиной 10 мм. На задней поверхности реакционной стенки стержень с резьбой проходил через тензодатчик и стальную опору, что позволяло «блокировать» нагрузку после ее приложения.Полый домкрат, гидравлический домкрат, соединенный с ручным насосом, затем прикрепляли к стержню за опорой, чтобы можно было приложить нагрузку к панелям. Общая компоновка этой системы нагружения показана на рис. 9. Реакционная стена была спроектирована так, чтобы иметь достаточную прочность и жесткость, чтобы позволить нагрузке повредить панели при минимальных повреждениях и смещениях. Таким образом, панели нагружались как консольные конструкции, и на их «передних» гранях появлялись трещины, что позволяло легко отслеживать их с течением времени.

Рисунок 9 . Устройство загрузки (A) Передняя поверхность пробной панели (B) Задняя поверхность противодействующей стены.

Оборудование для мониторинга

В ходе испытаний на площадке контролировались ширина трещин, прогибы, деформации, проницаемость и приложенная нагрузка. Эти измерения были выполнены с использованием комбинации пипсов DEMEC, оптического микроскопа (Veho vms-004 20-400x), датчиков линейного переменного перемещения (неуправляемый LVDT), тензодатчиков (кольцевое сжатие 200 кН), воздухопроницаемости in-situ (Torrent тестер проницаемости), ультразвуковой измеритель скорости импульса (Pundit PL-200) и камеру цифровой корреляции изображений (DIC) (камера LaVision Imager X-lite 8M CCD с программным обеспечением DaVis, 2015 г.).Для сбора всех данных использовалось оборудование National Instruments и программное обеспечение LabVIEW (2014). Панель B также содержала оборудование для контроля температуры и электрическую систему активации сухожилий SMP.

Поверхность каждой панели была окрашена сначала белой, а затем черной эмульсионной краской для создания крапчатого рисунка, который могла улавливать система DIC с двумя камерами. Для панелей A, C и D шаблон был нанесен только на половину ширины панели, чтобы можно было провести сравнение между измерениями проницаемости, полученными на окрашенных и неокрашенных поверхностях.Поверхности панелей B и E были полностью покрыты пятнистым узором, чтобы можно было отслеживать развитие деформации по всей панели для определения характеристик сухожилий SMP.

Измерение ширины трещины и смещения

Шесть LVDT использовались для контроля каждой панели, и их расположение показано на рисунке 10. Два LVDT были размещены на передней поверхности для контроля раскрытия трещин, а четыре LVDT были расположены между каждой панелью и реакционной стеной для контроля смещения панель и реакционная стена во время загрузки.LVDT были прикреплены к стальной колонне RHS, которая, в свою очередь, была прикреплена болтами к фундаментной плите с помощью химических анкерных болтов, чтобы обеспечить показания смещения панели независимо от реакционной стены. Все LVDT были покрыты коробками из алюминиевого листа для защиты от непогоды.

Рисунок 10 . Расположение LVDT на пробных панелях.

В дополнение к LVDT 3 комплекта штифтов DEMEC с расчетной длиной 100 мм были размещены на передней левой и правой сторонах каждой панели, как показано на рисунке 11.Было проведено пять измерений ширины трещины в месте изменения сечения (CoS) по ширине каждой панели с использованием ручного микроскопа. В качестве шкалы для каждого изображения использовался калибр с насечками, а ширина трещины измерялась перпендикулярно направлению трещины с помощью программного обеспечения ImageJ (Schneider et al., 2012). На каждом изображении были сделаны три измерения с приблизительно равными интервалами в поле зрения, а затем они были усреднены, чтобы получить одно значение ширины трещины для этого места.

Рисунок 11 .Расположение точек DEMEC и микроскопические изображения для измерения ширины трещины.

Измерение воздухопроницаемости

Устройство для неразрушающего измерения воздухопроницаемости (устройство Torrent) использовалось для измерения проницаемости панелей A, B, C и D до растрескивания и сразу после разгрузки. Эти значения послужили базой для сравнения с измерениями проницаемости, проведенными за весь период мониторинга. Для всех панелей перед нагрузкой были проведены три измерения проницаемости в предполагаемом месте образования трещин.Для панелей А и С были проведены еще 3 измерения по высоте панели для контроля любых изменений проницаемости из-за добавления методов самовосстановления. После разгрузки замеры проницаемости проводились только в области трещин.

Процедура загрузки

Принятый график испытаний и мониторинга показан в Таблице 3. Каждая панель подвергалась нагрузке со скоростью ~200 Н/с до появления видимой трещины в месте CoS на ~500 мм выше базовой плиты. Затем панели были дополнительно загружены до 0.Трещина 5 мм была зарегистрирована измерениями LVDT передней панели, и это привело к значительной остаточной трещине, когда нагрузка была снята. Панели B и E были нагружены до 20 кН после растрескивания, чтобы обеспечить воспроизводимость после активации полимерных прядей. Затем нагрузка в панели Е была «заблокирована» путем затягивания стопорной гайки, чтобы гарантировать, что любые потери нагрузки могут быть связаны с ползучести панели. Перед активацией сухожилия SMP панель E была разгружена из заблокированного состояния и вместе с панелью B была снова нагружена и разгружена до 20 кН, чтобы устранить влияние кратковременного аутогенного заживления.

Таблица 3 . График пробного тестирования и мониторинга сайта.

Затем была измерена ширина трещины путем фотографирования трещины в пяти местах по ширине каждой панели и измерения расстояния между шипами DEMEC, как описано в разделе «Результаты и обсуждение». Как только ширина трещины была измерена, нагрузка уменьшалась до нуля контролируемым образом в течение нескольких минут. При нулевой нагрузке повторно измеряли ширину трещины.На протяжении всего цикла загрузки, длительной загрузки и цикла разгрузки система камер DIC использовалась для получения последовательных изображений для постобработки.

Измерения всех LVDT проводились непрерывно с частотой дискретизации 4 Гц на этапах загрузки и разгрузки. Отдельные измерения смещения для каждого LVDT также проводились с интервалом в 28 дней после начальной стадии загрузки/разгрузки вместе с оптическим микроскопом ширины трещины и измерениями датчика DEMEC.

Результаты и обсуждение

Одной из целей проекта M4L было продемонстрировать, что исследуемые методы самовосстановления можно использовать в крупномасштабных приложениях, и это было успешно достигнуто, как показано на рис. 12.Хотя изначально предполагалось отлить шесть панелей, центральную панель не использовали, оставив в качестве резерва на случай непредвиденных проблем во время строительства. В следующих разделах описываются некоторые из многих ценных уроков, извлеченных из конструкции этих панелей.

Рисунок 12 . Пробные панели сайта после первоначальной загрузки.

Расширение масштабов методов самовосстановления

Испытания на месте предоставили возможность перенести методы лечения за пределы лаборатории и применить их в более широком масштабе в условиях строительства. Испытания самовосстанавливающегося бетона M4L достигли этой основной цели, поскольку все четыре отдельные технологии восстановления были успешно развернуты. Было показано, что физическая реализация является относительно простым процессом со многими положительными показателями. Микрокапсулы производились оптом компанией Lambson и легко смешивались с бетоном на месте. Приготовление бетона, наполненного бактериями, заняло значительно больше времени, чем ожидалось, однако разработка автоматизированных производственных мощностей, способных производить достаточный объем для коммерческого использования, должна быть относительно простой.Усилия закрытия трещин, создаваемые полимерами SMP, очень сильно зависят от напряжения усадки, возникающего в отдельных напрягающих элементах. Компромисс между генерируемым усадочным напряжением и, следовательно, количеством арматуры, встроенной в бетон, показал, что этот метод осуществим в таком большем масштабе. Установка проточных сетей в этих полномасштабных панелях была простой и продемонстрировала, что можно неоднократно пропускать заживляющий агент через трещины в панелях.

Прочность бетона

Целевая характеристическая кубическая прочность бетона для панелей составляла 40 МПа, а при измерении через 28 дней в соответствии с BS EN 12390-2 было установлено, что она составляет 59,3 МПа. Пропитанный бактериями бетон был измерен при 35,1 МПа, что ниже контрольного бетона, но очень близко к заданной прочности. Это был первый раз, когда смесь бактерий была испытана в таком количестве и вне лабораторной среды. Сохранение удобоукладываемости этой смеси было значительно меньше, чем ожидалось, что чрезвычайно затрудняло изготовление надежного кубического образца после того, как стенка была отлита.Аналогичным образом, хотя в предыдущей работе (Giannaros et al., 2016; Kanellopoulos et al., 2016) указывалось, что добавление микрокапсул не окажет существенного влияния на прочность бетона, 28-дневные результаты, полученные в ходе испытаний на месте, были очень противоречивыми. , со средней прочностью 42,2 МПа. Причина этого заключалась в том, что при ручном уплотнении кубических образцов возникали трудности из-за того, что они отливались в самом конце последовательности заливки с двойной обработкой бетона, чтобы можно было добавить микрокапсулы в смесь. Это означало, что удобоукладываемость бетона, используемого для кубов, значительно ухудшилась к тому времени, когда они были отлиты, что привело к некоторой сотовой структуре и более низкой, чем ожидалось, прочности. Подобных проблем с удобоукладываемостью не возникало при укладке бетона в саму панель, и поэтому разумно сделать вывод, что прочность панели не была нарушена включением микрокапсул.

Структурное поведение

Кривые нагрузки/перемещения для всех панелей на начальном этапе нагружения представлены на рисунке 13.Это сравнение исследует различия в жесткости и прочности на изгиб панелей. Значения смещения были получены от LVDT 2 и 4, расположенных на уровне нагрузочной планки (рис. 10), и измеряли смещение панели относительно монтажной колонны. Для целей сравнения общего смещения использовалось среднее значение двух преобразователей с учетом любого скручивания панелей.

Рисунок 13 . Кривые нагрузки-перемещения для всех панелей на начальном этапе нагружения.

Профили нагрузки-перемещения одинаковы для всех панелей, но с некоторыми ключевыми отличиями. Для панелей B, C, D и E можно наблюдать начальное небольшое снижение нагрузки между 16 и 18 кН, что соответствует первым трещинам в основании стены. Колебания нагрузки наблюдаются после 18 кН со вторым значительным снижением нагрузки примерно на 21–22 кН, что соответствует второй трещине примерно в 200–300 мм над основанием. Панель А, содержащая микрокапсулы, испытала начальное растрескивание на высоте около 250 ± 20 мм над основанием при гораздо более низкой нагрузке 11.6 кН, однако эта панель треснула у основания панели примерно при 17 кН, что согласуется с другими панелями. Затем прикладывалась дополнительная нагрузка до тех пор, пока в месте CoS не образовалась трещина. Панель C, содержащая слой бактериального бетона, испытала растрескивание в месте CoS с наименьшим прогибом, а панель E имела наибольший прогиб на 14,35 мм.

Также видно, что градиент начальной кривой нагрузки для панели B немного больше, чем для всех других панелей. Это указывает на то, что эта панель имеет большую жесткость, вероятно, из-за вклада сухожилий ПЭТ. Кривая нагрузки панели А имеет наименьший уклон, что указывает на то, что эта панель имеет самую низкую жесткость. Это может быть результатом включения в смесь полимерных капсул или несколько более высокого водоцементного отношения этого бетона по сравнению с контролем, и это согласуется с результатами кубической прочности, представленными в разделе Прочность бетона.

На рис. 14 показаны ДИК-изображения всех пяти панелей сразу после растрескивания в CoS.Отображаемые нагрузки указывают на пиковую нагрузку непосредственно перед образованием этих трещин. Как указано при обсуждении экспериментальной установки, панели A, C и D показаны как половинки панелей, что позволяет проводить измерения проницаемости на неокрашенной стороне панелей.

Рисунок 14 . ДИК-изображения всех панелей при пиковой нагрузке во время первоначальной загрузки.

Изображения DIC показывают некоторое разветвление трещин. Это особенно заметно на панели E, на которой помимо контрольного бетона есть сети потоков.Наличие этих множественных трещин и большее смещение панели при более высоких нагрузках свидетельствует о потере прочности, но увеличении пластичности из-за включения сетей потоков.

В таблице 4 сравниваются нагрузка и перемещение каждой панели в различные моменты испытаний. Значения нагрузки, вызывающей растрескивание на высоте 500 мм над основанием, согласуются с ожидаемой прочностью бетона на растяжение, исходя из прочности куба, при растрескивающих нагрузках микрокапсул и бактериальных панелей ~8% и 11 % ниже, чем у панелей с контрольной смесью.Сравнение нагрузок и перемещений непосредственно перед разгрузкой с теми, которые были достигнуты через 6 месяцев, не дает каких-либо доказательств восстановления прочности в результате самовосстановления. Однако, учитывая относительно короткий период между этими нагрузками и зимние погодные условия в это время, маловероятно, что уровни аутогенного и минерального заживления, которые могут быть достигнуты, будут достаточными, чтобы оказать какое-либо реальное влияние на силу и жесткость мышц. панели.

Таблица 4 . Сравнение нагрузки-перемещения в различных точках при начальной и конечной загрузке.

Визуальная оценка заживления

Тесты были разработаны, чтобы свести к минимуму любое аутогенное заживление из-за ранней гидратации и сосредоточить внимание на функциональности методов заживления через 28 дней после гипсования. На рис. 15 показаны микроскопические изображения типичных трещин в местах, показанных на рис. 11, после (а) начальной нагрузки, (б) 6 месяцев и (в) окончательной нагрузки.Однако визуальная количественная оценка заживления в таком крупном масштабе оказалась затруднительной, поскольку изображения представляли собой только моментальный снимок всей длины трещины. Кроме того, визуальная оценка указывает только на растрескивание поверхности, хотя, как видно на рис. 15b, имеются некоторые признаки заживления, о чем свидетельствует осаждение материала в трещинах всех панелей.

Рисунок 15 . Выбранные микроскопические изображения трещин после начальной нагрузки (а) , (б) через 6 месяцев и (в) конечной нагрузки.(* Панель не загружена через 6 месяцев).

Влияние методов лечения на ширину трещины

Сводка значений пиковой и остаточной ширины трещины, измеренных с помощью оптического микроскопа, показана в таблице 5. Измерения с помощью оптического микроскопа считаются наиболее подходящими, поскольку они представляют собой прямое измерение трещины. Измерения LVDT подразумевают большие значения ширины трещины, поскольку они имеют большую расчетную длину и, следовательно, измеряют несколько микротрещин в пределах этой длины.Измерения, сделанные на фотографиях с микроскопа и на штифтах DEMEC, перекрывающих трещину в месте расположения CoS, очень похожи, что дает уверенность в надежности полученных измерений ширины трещины. Измерения остаточной трещины показывают, что после разгрузки панелей в каждой панели осталась значительная остаточная трещина (от 0,06 до 0,16 мм).

Таблица 5 . Ширина трещин во время и после нагрузки.

Хотя предполагалось, что ширина трещин во всех панелях будет очень одинаковой, природа процесса растрескивания привела к некоторым различиям между панелями.Маловероятно, что это было связано с наличием методов самовосстановления, но более вероятно, что это было результатом присущей изменчивости, которая существует при тестировании на месте. Изменения средней ширины трещины через 6 месяцев были относительно небольшими как до нагрузки, при пиковой нагрузке, так и после разгрузки, но в целом со временем они уменьшались. Единственным исключением была панель E, которая продемонстрировала необъяснимое увеличение до нагрузки через 6 месяцев. Во время нагрузки через 6 месяцев панель B показала уменьшение ширины трещины при пиковой нагрузке, что могло быть следствием присутствия активированного SMP.

Выводы

В этом документе описано использование четырех методов, разработанных в рамках исследовательского проекта «Материалы для жизни», для облегчения самовосстановления бетона. Были даны подробности проектирования, строительства, а также последующих испытаний и мониторинга пяти полномасштабных железобетонных пробных панелей. Эти самовосстанавливающиеся бетонные испытания были успешными для достижения своей основной цели, которая заключалась в расширении четырех отдельных технологий исцеления и внедрении их в полномасштабную структуру на живой строительной площадке.Было показано, что физическая реализация является относительно простым процессом, но из этих испытаний был извлечен ряд уроков, которые позволят усовершенствовать методы и сделать их применение более распространенным.

Из этих испытаний стало ясно, что различные методы самовосстановления будут лучше всего подходить для различных приложений, и поэтому будет необходимо четко определить механизм повреждения, на который направлена ​​адаптация принятой техники.В настоящее время проводятся дальнейшие исследования под эгидой гранта программы RM4L (EP/P02081X/1), целью которого является значительное расширение диапазона повреждений, которые можно устранить, и повышение надежности, автономности и применимости доступных методов. . Эти первоначальные результаты достаточно положительны, чтобы дать уверенность в том, что эти методы требуют дальнейшего изучения, направленного на сокращение и устранение требований к осмотру, техническому обслуживанию и ремонту бетонных конструкций.

Заявление о доступности данных

Наборы данных, созданные для этого исследования, можно найти в архиве данных Университета Кардиффа по адресу http://doi.org/10.17035/d.2018.0055749445.

Вклад авторов

RL был PI проекта. AJ, AA-T, DG и KP были Co-Is. RD, MP, TS и AK были четырьмя RA, ответственными за испытания на месте, а OT был спонсируемым Costain аспирантом, ответственным за связь с подрядчиками на месте и за проведение большей части испытаний.

Финансирование

Работа, о которой сообщается в этом документе, была выполнена в рамках финансируемого EPSRC проекта «Материалы для жизни» (M4L), ссылка EP/K026631/1, и поддерживалась финансированием аспирантуры от Costain Group PLC.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Выражаем благодарность EPSRC за финансирование проекта «Материалы для жизни» (M4L) (EP/K026631/1) и компании Costain Group PLC.за промышленное спонсорство проекта, кандидат наук и ведущий автор. Это испытание на месте было основным компонентом докторской диссертации OT, и команда очень признательна за его тяжелую работу и самоотверженность. Авторы также особенно благодарны Аледу Филипсу из Арупа, Кардифф, за предложение о том, какую форму могут принять испытания на месте, и Тоби Бедфорду из Костина за координацию деятельности на месте.

Ссылки

Алажари М., Шарма Т., Хит А., Купер Р. и Пейн К. (2018).Применение инкапсулированных вспученным перлитом бактерий и питательной среды для самовосстанавливающегося бетона. Констр. Строить. Матер. 160, 610–619. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2017.11.086

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Дэвис Р., Джефферсон А. Д., Ларк Р. Дж. и Гарднер Д. Р. (2015). «Новая двухмерная сосудистая сеть в цементных материалах», в fib Symposium 2015 . (Копенгаген).

Академия Google

де Рой, М., Титтельбум, К.В., Бели, Н.Д., Шланген, Э. (2013). Явления самовосстановления в материалах на основе цемента: современный отчет технического комитета RILEM 221-SHC: Явления самовосстановления в материалах на основе цемента. Springer Science & Business Media.

Академия Google

Данн, С. К., Джефферсон, А. Д., Ларк, Р. Дж., и Айзекс, Б. (2011). Усадочное поведение поли(этилентерефталата) для новой системы цементно-усадочных полимерных материалов. J. Appl. Полим. науч. 120, 2516–2526. doi: 10.1002/прил.33109

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Гарднер, Д., Джефферсон, А., Хоффман, А., и Ларк, Р. (2014). Моделирование капиллярного течения автономного заживляющего агента в дискретных трещинах в цементных материалах. Цемент Бетон Res. 58, 35–44. doi: 10. 1016/j.cemconres.2014.01.005

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Джаннарос, П., Канеллопулос, А., и Аль-Таббаа, А.(2016). Заделка трещин в цементе с использованием микрокапсулированного силиката натрия. Умный мастер. Структура 25:084005. дои: 10.1088/0964-1726/25/8/084005

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Хейзелвуд Т., Джефферсон А. Д., Ларк Р. Дж. и Гарднер Д. Р. (2015). Численное моделирование долговременного поведения самовосстанавливающейся бетонной балки по сравнению со стандартным железобетоном. англ. Структура 102, 176–188. doi: 10.1016/j.engstruct.2015.07.056

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Айзекс, Б., Ларкс Р., Джефферсон Т., Дэвис Р. и Данн С. (2013). Заживление трещин в цементных материалах с помощью усадочных полимерных напрягателей. Структура. Бетон 14, 138–147. doi: 10.1002/suco.201200013

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Джефферсон, А. , Джозеф, К., Ларк, Р., Айзекс, Б., Данн, С., и Уигер, Б. (2010). Новая система закрытия трещин в цементных материалах с использованием усадочных полимеров. Цемент Бетон Res. 40, 795–801.doi: 10.1016/j.cemconres.2010.01.004

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Канеллопулос, А., Гианнарос, П., и Аль-Таббаа, А. (2016). Влияние различной объемной доли микрокапсул на свежесть, механические и самовосстанавливающиеся свойства строительных растворов. Констр. Строить. Матер. 122, 577–593. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2016.06.119

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Канеллопулос, А., Куреши, Т.С., и Аль-Таббаа, А. (2015). Инкапсулированные стеклом минералы для самовосстановления в композитах на основе цемента. Конструкц. Строить. Матер. 98, 780–791. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2015.08.127

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Тилл, О. (2016). Закрытие трещин и ускоренное автогенное заживление конструкционного бетона с использованием полимеров с памятью формы. Кандидат наук. Кардиффский университет . Доступно в Интернете по адресу: http://orca.cf.ac.uk/id/eprint/100250

.

Тил О., Пилегис М., Дэвис Р., Суини Дж., Джефферсон Т., Ларк Р. и др. (2018). Система закрытия трещин полимербетона с памятью формы, активируемая электрическим током. Умный мастер. Структура 27:075016. дои: 10.1088/1361-665X/aac28a

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Тил, О. Р., Пилегис, М., Джефферсон, А. Д., Ларк, Р. Дж., и Гарднер, Д. Р. (2015). «Система предварительного напряжения полимера с памятью формы (SMP) для улучшения самовосстановления конструкционного бетона», в Пятой международной конференции по самовосстанавливающимся материалам (Дарем, Северная Каролина).

Самовосстанавливающийся цемент | PNNL

Цемент является ключевым компонентом бетона, который является вторым наиболее потребляемым материалом в мире после воды.Бетон был надежным решением для строительных конструкций на протяжении десятилетий, и теперь он жизненно важен для крупных отраслей, таких как транспорт, строительство, гидроэнергетика, атомная энергетика, геотермальная энергия и ископаемое топливо. Но даже прочность, долговечность и надежность бетона со временем дают трещины. Буквально. Ремонт трещин в бетонных конструкциях обходится промышленности США в 12 миллиардов долларов в год. Кроме того, наш большой аппетит к обычному бетону оказывает вредное воздействие на окружающую среду.

A 2020 R&D 100 Отмеченная наградами инновация, запатентованная технология PNNL сочетает в себе избранные полимеры — прочные, гибкие и эффективные ингредиенты — с цементом для производства бетона, который восстанавливается в течение 24 часов после появления трещин.Результат: предотвращение дорогостоящих простоев для ремонта и замены.

Исследователи обнаружили, что смешивание полимеров с цементом позволяет композиционному материалу обратимо и динамически связываться через трещины, чтобы залечить поврежденные участки. Кроме того, эластичность композита увеличивается на 70 процентов, что делает самовосстанавливающийся цемент PNNL более устойчивым к трещинам и способным выдерживать большие механические нагрузки от стихийных бедствий и экстремальных погодных условий, таких как землетрясения или сильный ветер. Полимеры образуют динамические связи с цементом. Когда образуется трещина, полимеры мигрируют в трещину и образуют прочную связь, заполняя пустоту, укрепляя структуру материала. Это уникальное свойство отличает самовосстанавливающийся цемент PNNL от других технологий, которые представляют собой только самозаполняющиеся цементы.

Кроме того, самовосстанавливающийся цемент PNNL может восстанавливать (и даже прилипать к стальным конструкциям) снова, и снова, и снова — на протяжении всего срока службы конструкции. Модифицируя полимерную смесь, ее можно адаптировать для различных применений.

Применимость

Самовосстанавливающийся цемент

PNNL может радикально повлиять на такие отрасли промышленности США, как геотермальные электростанции и бурение нефтяных и газовых скважин, где цемент и бетон используются в условиях высоких температур и высокого давления. Другие отрасли, которые могут извлечь выгоду, включают атомную энергетику, гидроэнергетику, транспортную инфраструктуру, захоронение ядерных отходов и долговременное хранение ядерных материалов. Эта технология также может означать 3,4 миллиарда долларов в год в виде будущей экономии на инфраструктуре, такой как плотины, дороги и мосты, а также небоскребы.

Самовосстанавливающийся бетон, способный заделывать собственные трещины | Экологически безопасный бизнес Guardian

Из всех источников выбросов углерода, которые окружают нас каждый день, легко упустить из виду один из самых распространенных: бетон.

Согласно отчету WBCSD, материал, из которого строятся наши здания, мостит наши дороги и соединяет мосты, является наиболее широко производимым и потребляемым материалом на земле, не считая воды. Согласно отчету WWF, к 2030 году рост городов в Китае и Индии приведет к тому, что мировое производство цемента составит 5 млрд метрических тонн в год, при этом на текущий объем производства уже приходится 8% от общего объема глобальных выбросов.

Несмотря на то, что его воздействие на окружающую среду далеко не безобидно, бетон, представляющий собой смесь заполнителей, воды и гидравлического порошкового материала, известного как цемент, невероятно полезен и широко применим. Благодаря своей долговечности, легкодоступному сырью и термостойкости маловероятно, что в ближайшее время альтернативный строительный материал заменит его в больших масштабах.

Хендрик Йонкерс, микробиолог из Делфтского университета и финалист недавней 10-й ежегодной премии European Inventor Awards, разработал план увеличения срока службы бетона.Его инновация, заключающаяся в внедрении самоактивирующихся бактерий, производящих известняк, в строительный материал, предназначена для уменьшения количества производимого нового бетона и снижения затрат на техническое обслуживание и ремонт для городских властей, владельцев зданий и домовладельцев.

Самовосстанавливающийся бетон компании Jonkers объединяет две области: гражданское строительство и морскую биологию.

«Один из моих коллег, инженер-строитель, не разбирающийся в микробиологии, читал о применении бактерий, образующих известняк, к памятникам [для их сохранения]», — сказал Йонкерс.«Он спросил меня: «Возможно ли это для зданий?» Тогда моей задачей было найти нужные бактерии, которые могли бы не только выжить при смешивании с бетоном, но и активно запустить процесс самовосстановления».

Когда речь идет о бетоне Jonkers, вода является как проблемой, так и катализатором, который активирует раствор. Бактерии (Bacillus pseudofirmus или Sporosarcina pasteurii) смешиваются и равномерно распределяются по всему бетону, но могут находиться в состоянии покоя до 200 лет, пока есть пища в виде частиц.Только с появлением самого врага бетона — дождевой воды или атмосферной влаги, просачивающейся в трещины, — бактерии начинают производить известняк, который в конечном итоге заделывает трещины. Это процесс, аналогичный тому, который осуществляется клетками остеопласта в нашем организме, из которых состоят кости.

Заделка этих трещин старомодным способом требует немалых затрат. По данным HealCON, проект, работающий над самовосстанавливающимся бетоном, ежегодные расходы на техническое обслуживание мостов, туннелей и другой важной инфраструктуры в ЕС достигают 6 млрд евро (4,5 млрд евро).2 млрд) в год.

Изобретение представлено в трех формах: спрей, который можно наносить на существующую конструкцию для устранения небольших трещин, требующих ремонта, ремонтный раствор для структурного ремонта крупных повреждений и сам самовосстанавливающийся бетон, который можно смешивать в необходимых количествах. В то время как спрей имеется в продаже, последние два в настоящее время проходят полевые испытания. Одним из приложений, которое, по прогнозам Джонкерса, будет широко полезным для городских планировщиков, является дорожная инфраструктура, где использование противогололедных солей, как известно, вредно для дорог с бетонным покрытием.

Как бы обнадеживающе это ни звучало, самовосстанавливающийся бетон компании Jonkers пока не может вылечить очень широкие трещины или выбоины на дорогах; В настоящее время технология позволяет заделывать трещины шириной до 0,8 мм. И хотя производство более качественного бетона является более реальным подходом к устойчивому строительству, чем переход на совершенно новый строительный материал, это не означает, что инновации являются беспроигрышным вариантом. Нынешняя стоимость была бы непомерно высокой для многих. По словам Джонкерса, кубический метр бетона по стандартной цене составляет 70 евро, в то время как самовосстанавливающийся вариант будет стоить 100 евро.

Джон Алкер, директор по политике в Совете по экологическому строительству Великобритании, говорит, что успех любой новой технологии «зеленой» инфраструктуры зависит от способности новаторов, таких как Джонкерс, продемонстрировать особое преимущество продукта, будь то стоимость или возможность удовлетворить потребности клиента. экологические цели.

«Мы видели много инноваций, связанных с бетоном, поскольку это очень эффективный продукт с точки зрения энергии, затрачиваемой на его производство, и одновременно очень важный строительный продукт во всем мире», — сказал Алкер.Но убедить строительную отрасль изменить свое поведение будет непросто, говорит он. «Все сводится к тому, что новаторские клиенты и разработчики готовы экспериментировать со своим зданием, пробовать и тестировать эти материалы и подтверждать послужной список, прежде чем другие последуют этому примеру».

Хотя Джонкерс осознает трудности, связанные с широким внедрением материала, он отмечает, что в особо уязвимых средах, таких как прибрежные сообщества или тропические регионы, где все чаще выпадают экстремальные осадки, некоторые уже видят анализ затрат и выгод используя эту технологию с самого начала.

«Мы реализовали проект в Эквадоре, где построили бетонный канал и ирригационную систему из самовосстанавливающегося бетона», — сказал Джонкерс. «Мы проводим испытания по всему миру в развивающихся странах, где они понимают, что, хотя это дороже, чем современные технологии, они видят прибыль, потому что им придется избегать ремонта в будущем».

Самовосстанавливающийся бетон в стадии полного развития

Деструкция бетона – одна из самых дорогостоящих проблем нашего времени.Бетон всегда будет трескаться, хотя и в меньшей степени, если он хорошо спроектирован и построен. Трещины позволят воде и воздуху проникнуть в конструкцию и в конечном итоге достичь стальной арматуры. Когда он разрушается, он набухает, вызывая больше трещин. Бетонная деградация нашей инфраструктуры теперь требует больших затрат на ремонт, которых можно было бы избежать, если бы мы изначально использовали самовосстанавливающийся бетон.

Хендрик Йонкерс показывает образец своего самовосстанавливающегося бетона. Фото: Василиск.

Самовосстанавливающийся бетон под действием бактерий

В прошлом строительные нормы, возможно, были слишком ориентированы на краткосрочную перспективу. Самовосстанавливающийся бетон, несомненно, повысит затраты в краткосрочной перспективе, но это должно быть более чем компенсировано в долгосрочной перспективе. Перспективная технология, разработанная Хендриком Джонкерсом из Делфтского технического университета в Нидерландах и коммерциализированная компанией Basilisk Concrete, использует бактерии. В своем самовосстанавливающемся бетоне эти бактерии производят известняк при контакте с водой и воздухом, и при этом они заделывают трещину.Basilisk использует эту автономную систему ремонта в нескольких продуктах, которые применимы как для новых конструкций, так и для существующих конструкций. Например, они продают самовосстанавливающийся агент для свежих бетонных смесей и самовосстанавливающийся ремонтный раствор для существующих конструкций. И они продают жидкий ремонтный раствор для небольших, узких трещин в бетоне, которые нельзя заделать раствором. После нанесения жидкость образует гель, который герметично запечатывает трещину. Затем бактерии превращают гель в известняк для постоянного уплотнения.Поскольку мелкие трещины герметично заделываются, морозостойкость и долговечность конструкции значительно возрастут. Basilisk сотрудничает с известными именами в мире бетона. В результате они создали платформу для широкого внедрения технологии. Их работа применялась в крупных проектах, а также привлекла международное внимание.

При добавлении небольшого избытка гидроксида кальция в бетон можно выполнить автогенный ремонт небольших трещин.Фото: Гентский университет.

В Гентском университете в Бельгии исследуют новые варианты самовосстанавливающегося бетона. Бактериальная репарация является одним из них. Как и Basilisk, исследователи из Гента помещают бактерии в микрокапсулы или микрогели, где они могут существовать сотни лет, в то время как они не будут долгоживущими, если их сразу же ввести в бетонную смесь. Но они также исследуют использование этих гидрогелей как таковых. Эти гели набухают при попадании воды в бетон; это частично закрывает трещину.Затем гель будет обеспечивать жидкостью окружающую матрицу для внутреннего отверждения, дальнейшей гидратации и осаждения карбоната кальция. Таким образом, трещины могут полностью закрыться. В качестве альтернативы в самовосстанавливающемся бетоне можно использовать инкапсулированные полимеры. При появлении трещины капсулы разрываются и содержимое высвобождается. Благодаря капиллярному действию средство будет затекать в трещину. После реакции поверхности трещин соединяются вместе, и таким образом трещина залечивается. Полиуретан, метилметакрилат, гидрофобизаторы и эластичные полимеры входят в число используемых полимеров в зависимости от основной цели ремонта трещин: снижение водопроницаемости, восстановление прочности, эстетический вид или эффективное закрытие трещин.И, наконец, форму самовосстанавливающегося бетона можно получить, добавляя в бетонную смесь золу-уноса или доменный шлак. Казалось бы, они хуже в отношении микроструктуры и развития прочности в раннем возрасте, но их способность к самовосстановлению может быть высокой, поскольку они все еще будут содержать некоторые непрореагировавшие частицы, которые могут быть активированы при появлении трещин.

Пантеон в Риме, бетонное сооружение, простояло почти 2000 лет. Фото: Викисклад.

Различные варианты самовосстанавливающегося бетона

Конечной целью является разработка бетонных материалов, которые постоянно контролируют, регулируют, адаптируются и восстанавливаются без внешнего вмешательства.Такой самовосстанавливающийся бетон спасет как жизни, так и ресурсы, а также значительно сократит выбросы углерода в течение жизненного цикла. Совершенно новая и многообещающая область исследований заключается во включении в бетон наноразмерных минеральных и химических добавок. Это может добавить новые свойства, такие как улучшенные механические характеристики и долговечность или самоочищение. Некоторые исследователи воодушевлены перспективой добавления графена в бетон, что может обеспечить эти новые свойства и даже устранить проблему коррозии стали, самую большую и самую дорогую проблему износа бетона.

Но действительно ли эти нововведения сделают прорыв в строительной отрасли с ее непримиримым отношением к риску? Возьмем, к примеру, датский отвердитель бетона, материал с превосходными свойствами по своему описанию. Этот относительно недорогой отвердитель избавит от необходимости ухода за бетоном на десятилетия, поскольку он придает бетону прочную поверхность, делая его очень долговечным и предотвращая появление трещин. Кроме того, как подчеркивает компания, продукт является экологически чистым и безопасным в обращении.Но за 30 лет у них ни разу не было крупных заказов. Хотя признание также может быть низким, поскольку они не раскрывают состав продукта (по коммерческим причинам), их случай, кажется, ясно свидетельствует о присущем отрасли консерватизме, на который мы также ссылались в нашей статье об инновационном бетоне.

Древние римляне уже разработали самовосстанавливающийся бетон

И потом, проблема самовосстанавливающегося бетона, возможно, была решена еще древними римлянами.Некоторые из их бетонных сооружений сохранились до наших дней, наиболее известным из которых, конечно же, является Пантеон. И пирсы, объекты, которые в наши дни печально известны разрушением бетона под воздействием морской воды. То, что эти римские постройки все еще существуют, является достижением 2000-летнего возраста, которое не так легко достичь современными постройками. Секрет, по-видимому, заключается в «пуццолановой» реакции материала с интрузивной водой, которая происходит после строительства и приводит к образованию кристаллов силиката кальция/алюминия, которые заполняют пустоты и трещины.Усиление конструкций спустя долгое время после завершения работ. Старые технологии, которые нужно возродить! Даже если это потребует переосмысления самого подхода к строительству из бетона.

Интересно? Тогда читайте также:
Инновационный бетон: он нам очень нужен, он есть, мы его не используем
Нанокомпозиты, прецизионные материалы
Природа как изобретатель

Скрининг грибов для потенциального применения самовосстанавливающегося бетона

  • Куртис, К. и др. . Можем ли мы спроектировать бетон, чтобы выжить в ядерной среде? Конкр. Междунар. 39 , 29–35 (2017).

    Google ученый

  • Рамачандран С.К., Рамакришнан В. и Банг С.С. Восстановление бетона с помощью микроорганизмов. ACI Mater. J. 98 , 3–9 (2001).

    КАС

    Google ученый

  • Бэнг, С.С., Галинат, Дж. К. и Рамакришнан, В. Осаждение кальцита, вызванное иммобилизованным в полиуретане Bacillus pasteurii . Фермент микроб. Технол. 28 , 404–409 (2001).

    КАС
    Статья

    Google ученый

  • Дик, Дж. и др. . Биоосаждение слоя карбоната кальция на деградированном известняке видами Bacillus . Биоразложение 17 , 357–367 (2006).

    КАС
    Статья

    Google ученый

  • Рамакришнан, В. Эксплуатационные характеристики бактериального бетона: умный биоматериал. В: Материалы 1-й Международной конференции по последним достижениям в технологии бетона, Вашингтон, округ Колумбия, 67-78 (2007).

  • De Muynck, W., Debrouwer, D., De Belie, N. & Verstraete, W. Бактериальные карбонатные осадки повышают долговечность цементных материалов. Цемент Бетон Res. 38 , 1005–1014 (2008).

    Артикул

    Google ученый

  • Ван Титтельбум, К., Де Бели, Н., Ван Лоо, Д. и Джейкобс, П. Эффективность самовосстановления цементных материалов, содержащих трубчатые капсулы, заполненные заживляющим агентом. Цементобетонные композиты 33 , 497–505 (2011).

    Артикул

    Google ученый

  • Де Муйнк, В., Де Бели, Н. и Верстрате, В. Микробиологическое осаждение карбонатов повышает долговечность цементных материалов: обзор. Экол. англ. 36 , 118–36 (2010).

    Артикул

    Google ученый

  • Ван Титтельбум, К., Де Бели, Н., Де Муйнк, В. и Верстрате, В. Использование бактерий для ремонта трещин в бетоне. Цем. Конкр. Рез. 40 , 157–66 (2010).

    Артикул

    Google ученый

  • Ван, Дж., Ван Титтельбум, К., Де Бели, Н. и Верстрате, В. Использование бактерий, иммобилизованных в силикагеле или полиуретане, для самовосстанавливающегося бетона. Констр. Строить. Матер. 26 , 532–540 (2012).

    Артикул

    Google ученый

  • Йонкерс, Х.М., Шланген, Э. Двухкомпонентный самовосстанавливающийся бетон на основе бактерий. В: Александр, М. Г., Беусхаузен, Х. Д., Ден, Ф. и Мойо, П. Редакторы Ремонт бетона, восстановление и модернизация II.Бока-Ратон, CRC Press, Taylor and Francis Group (2009).

  • Джонкерс, Х. М., Тийссен, А., Мюйзер, Г., Копуроглу, О. и Шланген, Э. Применение бактерий в качестве самовосстанавливающегося агента для разработки устойчивого бетона. Экол. англ. 36 , 230–235 (2010).

    Артикул

    Google ученый

  • Jonkers, H.M. Самовосстанавливающийся бетон на основе бактерий. Heron 56 , 1–12 (2011).

    Google ученый

  • Виктор В. и Йонкерс Х. М. Количественная оценка заживления трещин в новом самовосстанавливающемся бетоне на основе бактерий. Цементобетонные композиты 33 , 763–770 (2011).

    КАС
    Статья

    Google ученый

  • Банг, С. С., Липперт, Дж. Дж., Йерра, У., Мулукутла, С. и Рамакришнан, В. Микробный кальцит, интеллектуальный наноматериал на биологической основе для восстановления бетона. Междунар. Дж. Смарт Нано Матер. 1 , 28–39 (2010).

    КАС
    Статья

    Google ученый

  • Ersan, Y.C., De Belie, N. & Boon, N. Индуцированное микробами осаждение CaCO 3 посредством денитрификации: исследование оптимизации в среде с минимальным содержанием питательных веществ. Биохим. англ. J. 101 , 108–118 (2015).

    КАС
    Статья

    Google ученый

  • Ван, Дж.Y., De Belie, N. & Verstraete, W. Диатомовая земля в качестве защитного средства от бактерий, применяемых для самовосстанавливающегося бетона. J. Ind. Microbiol. Биотехнолог. 39 , 567–577 (2012).

    КАС
    Статья

    Google ученый

  • Wang, J. Y., Soens, H., Verstraete, W. & De Belie, N. Самовосстанавливающийся бетон с использованием микроинкапсулированных бактериальных спор. Цемент Бетон Res. 56 , 139–152 (2014).

    КАС
    Статья

    Google ученый

  • Wang, J. Y., Snoeck, D., Van Vlierberghe, S., Verstraete, W. & De Belie, N. Применение инкапсулированных в гидрогеле карбонатных осаждающих бактерий для приближения к реалистичному самовосстановлению в бетоне. Констр. Строить. Матер. 68 , 110–119 (2014).

    Артикул

    Google ученый

  • Сейфан М., Самани, А. и Беренджян, А. Биобетон: новое поколение самовосстанавливающегося бетона. Заяв. микробиол. Биотехнолог. 100 , 2591–2602 (2016).

    КАС
    Статья

    Google ученый

  • Фортин Д., Феррис Ф. Г. и Беверидж Т. Дж. Поверхностно-опосредованное развитие минералов бактериями. Искр. Минерал. 35 , 161–180 (1997).

    КАС

    Google ученый

  • Сухой, С.Ремонт и заполнение трещин в матрице с использованием активных и пассивных режимов для своевременного выпуска химических веществ из волокон в цементную матрицу. Умный мастер. Структура 3 , 118–123 (1994).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ
    КАС
    Статья

    Google ученый

  • Сангаджи, С. и Шланген, Э. Имитация процесса заживления костей для самовосстановления бетонной конструкции, новый подход с использованием пористого сетчатого бетона. Procedia Engineering 54 , 315–326 (2013).

    Артикул

    Google ученый

  • Bindschedler, S., Cailleau, G. & Verrecchia, E. Роль грибов в биоминерализации кальцита. Минералы 6 , 1–19 (2016).

    Артикул

    Google ученый

  • Zhu, T. & Dittrich, M. Осаждение карбонатов в результате деятельности микробов в естественной среде и их потенциал в биотехнологии: обзор. Границы биоинженерии и биотехнологии 4 , 1–21 (2016).

    Артикул

    Google ученый

  • Волески Б. и Холан З. Р. Биосорбция тяжелых металлов. Прогресс биотехнологии 11 , 235–250 (1995).

    КАС
    Статья

    Google ученый

  • Диас, М. А., Ласерда, И. К. А., Пиментел, П. Ф., Де Кастро, Х.F. & Rosa, CA. Удаление тяжелых металлов штаммом Aspergillus terreus , иммобилизованным в полиуретановой матрице. Письмо. заявл. микробиол. 34 , 46–50 (2002).

    КАС
    Статья

    Google ученый

  • Phanjom, P. & Ahmed, G. Биосинтез наночастиц серебра с помощью Aspergillus oryzae (MTCC № 1846) и его характеристики. Наноски. Нанотех. 5 , 14–21 (2015).

    КАС

    Google ученый

  • Gadd, G. M. Грибы и дрожжи для накопления металлов. В: Ehrilich, HL & Brierley, C. Editors Microbial Mineral Recovery. Нью-Йорк, Макгроу-Хилл (1990).

  • Гэдд, Г. М. Взаимодействие грибов с токсичными металлами. Новый Фитол. 124 , 25–60 (1993).

    КАС
    Статья

    Google ученый

  • Таки, М., Шайх Т., Мане Н. и Маджумдер Д. Р. Биоремедиация ксенобиотиков: использование биомассы мертвых грибов в качестве биосорбента. Международный журнал исследований в области техники и технологий 3 , 565–570 (2013).

    Google ученый

  • Ронсеро, К. Генетическая сложность синтеза хитина у грибов. Курс. Жене. 41 , 367–378 (2002).

    КАС
    Статья

    Google ученый

  • Маноли, Ф., Куцопулос, Э. и Далас, Э. Кристаллизация кальцита на хитине. Дж. Кристалл. Рост 182 , 116–124 (1997).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ
    КАС
    Статья

    Google ученый

  • Sayer, J. A., Kierans, M. & Gadd, G. M. Солюбилизация некоторых встречающихся в природе металлосодержащих минералов, известкового налета и фосфата свинца с помощью Aspergillus niger . FEMS микробиол. лат. 154 , 29–35 (1997).

    КАС
    Статья

    Google ученый

  • Gharieb, M.M., Sayer, J.A. & Gadd, G.M. Солюбилизация природного гипса (CaSO 4 ·2H 2 O) и образование оксалата кальция с помощью Aspergillus niger

    Himpula

    и Himpulola

    Микол. Рез. 102 , 825–830 (1998).

    КАС
    Статья

    Google ученый

  • Верреккья, Э.П., Брайссан О. и Кайо Г. Оксалатно-карбонатный путь в хранении углерода в почве: роль грибов и оксалотрофных бактерий. В: Gadd, редактор GM. Грибы в биогеохимических циклах. Кембридж, Издательство Кембриджского университета (2006).

  • Блюменталь, Х. Дж. и Роузман, С. Количественная оценка хитина в грибах. J. Бактериол. 74 , 222–224 (1957).

    КАС
    пабмед
    ПабМед Центральный

    Google ученый

  • Эрлих, Х.Хитин и коллаген как универсальные и альтернативные матрицы биоминерализации. International Geology Review 35 , 661–699 (2010).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ
    Статья

    Google ученый

  • Высоковски М. и др. . Пориферановый хитин как универсальный шаблон для экстремальных биомиметиков. Полимеры 7 , 235–265 (2015).

    Артикул

    Google ученый

  • Бруннер, Э. и др. . Органические сети на основе хитина: неотъемлемая часть биокремнезема клеточной стенки диатомовых водорослей Thalassiosira pseudonana . Анжю. хим. Междунар. Эд. 48 , 9724–9727 (2009).

    КАС
    Статья

    Google ученый

  • Аль-Савалмих, А. и др. . Взаимосвязь микротекстуры и ориентации хитина/кальцита в минерализованном экзоскелете американского омара. Доп. Функц.Матер. 18 , 3307–3314 (2008).

    КАС
    Статья

    Google ученый

  • Высоковски М. и др. . Получение композитов хитин-кремнезем путем in vitro окварцевания двумерных хитиновых каркасов Ianthella basta demosponge в модифицированных условиях Штёбера. Матер. науч. англ. C 33 , 3935–3941 (2013).

    КАС
    Статья

    Google ученый

  • Пенальва, М.A. & Arst, HN Jr. Регуляция экспрессии генов с помощью pH окружающей среды у мицелиальных грибов и дрожжей. Микробиолог. Мол. биол. 66 , 426–446 (2002).

    КАС
    Статья

    Google ученый

  • Penalva, M. A. & Arst, H. N. Jr. Недавние достижения в характеристике регуляции pH окружающей среды экспрессии генов у мицелиальных грибов и дрожжей. Год. Преподобный Микробиолог. 58 , 425–451 (2004).

    КАС
    Статья

    Google ученый

  • Лэмб, Т. М., Сюй, В., Даймонд, А. и Митчелл, А. П. Гены щелочного ответа Saccharomyces cerevisiae и их связь с путем RIM101. Дж. Биол. хим. 276 , 1850–1856 (2001).

    КАС
    Статья

    Google ученый

  • Nobile, CJ и др. . Фактор транскрипции Candida albicans Rim101 опосредует патогенные взаимодействия через функции клеточной стенки. Клеточная микробиология. 10 , 2180–2196 (2008).

    КАС
    Статья

    Google ученый

  • Пенальва, М. А., Тилберн, Дж., Бигнелл, Э. и Арст, Х. Н. мл. Регуляция генов pH окружающей среды у грибов: установление связей. Тенденции микробиол. 16 , 291–300 (2008).

    КАС
    Статья

    Google ученый

  • Каракуэль, З. и др. .Транскрипционный фактор PacC, передающий сигнал рН, контролирует вирулентность патогена растений Fusarium oxysporum . Мол. микробиол. 48 , 765–779 (2003).

    КАС
    Статья

    Google ученый

  • Каракуэль, З., Казанова, К., Ронсеро, М.И., Ди Пьетро, ​​А. и Рамос, Дж. Фактор транскрипции реакции рН PacC контролирует толерантность к солевому стрессу и экспрессию Na+ -АТФазы P-типа Ena1 в Фузариоз оксиспорум . Эукариот. Cell 2 , 1246–1252 (2003).

    КАС
    Статья

    Google ученый

  • Hervas-Aguilar, A., Galindo, A. & Penalva, M.A. Независимая от рецепторов передача сигналов pH окружающей среды за счет присоединения убиквитина к грибковому аррестиноподобному PalF. Дж. Биол. хим. 285 , 18095–18102 (2010).

    КАС
    Статья

    Google ученый

  • Луо, Дж. и др. . Взаимодействие грибов с бетоном: большое значение для самовосстанавливающегося бетона на биологической основе. Строительство и строительные материалы 164 , 275–285 (2018).

    КАС
    Статья

    Google ученый

  • Мачида, М. и др. . Секвенирование генома и анализ Aspergillus oryzae . Природа 438 , 1157–1161 (2005).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ
    Статья

    Google ученый

  • Ванден Вимеленберг, А. и др. . Секретом Phanerochaete chrysosporium : предсказания базы данных и начальная масс-спектрометрическая идентификация пептидов в среде, выращенной на целлюлозе. Дж. Биотехнология. 118 , 17–34 (2005).

    КАС
    Статья

    Google ученый

  • млн лет, LJ и др. . Геномный анализ гриба базальной линии Rhizopus oryzae выявил дупликацию всего генома. Генетика PLoS. 5 , e1000549 (2009 г.).

    Артикул

    Google ученый

  • Савита, Дж., Бхаргави, С.Д. и Правин, В.К. Полная последовательность генома почвенного гриба Aspergillus terreus (KM017963), мощного производителя ловастатина. Объявление генома. 4 , 9–10 (2016).

    Google ученый

  • Пауэлл, М. Д. и Амотт, Х. Дж.Образование кристаллов оксалата кальция в двух членах слизистых оболочек. Сканирующая электронная микроскопия 1, 183 (1985).

    Google ученый

  • Ходжо М. и др. . Неожиданная связь между поликетидсинтазой и биоминерализацией карбоната кальция. Зоологические письма 1 , 1–16 (2015).

    MathSciNet
    Статья

    Google ученый

  • Пинзари, Ф., Зотти М., Де Мико А. и Кальвини П. Биоразложение неорганических компонентов в бумажных документах: образование кристаллов оксалата кальция в результате роста Aspergillus terreus Thom. Междунар. Биодекор. Биоразложение 64 , 499–505 (2010).

    КАС
    Статья

    Google ученый

  • Гариеб, М. М. и Гадд, Г. М. Влияние источника азота на солюбилизацию природного гипса (CaSO 4 2H 2 O) и образование оксалата кальция различными грибами, продуцирующими щавелевую и лимонную кислоту. Микол. Рез. 103 , 473–481 (1999).

    КАС
    Статья

    Google ученый

  • Мартинес, Д. и др. . Последовательность генома гриба, разлагающего лигноцеллюлозу, Phanerochaete chrysosporium , штамм RP78. Нац. Биотехнолог. 22 , 695–700 (2004).

    КАС
    Статья

    Google ученый

  • Ричардсон, С.М. и др. . Дизайн синтетического генома дрожжей. Наука 355 , 1040–1044 (2017).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ
    КАС
    Статья

    Google ученый

  • Се З.-Х. и др. . «Совершенная» дизайнерская хромосома V и поведение кольцевой производной. Наука 355 , eaaf4704 (2017).

    Артикул

    Google ученый

  • Митчелл, Л.А. и др. . Синтез, отладка и эффекты консолидации синтетических хромосом: synVI и не только. Наука 355 , eaaf4831 (2017).

    Артикул

    Google ученый

  • Адамо П. и Виоланте П. Выветривание горных пород и неогенез минералов, связанные с активностью лишайников. Заяв. Глина наук. 16 , 229–256 (2000).

    КАС
    Статья

    Google ученый

  • Туасон, М.М. С. и Ароцена, Дж. М. Биоминерализация оксалата кальция с помощью Piloderma fallax в ответ на различные уровни кальция и фосфора. Заяв. Окружающая среда. микробиол. 75 , 7079–7085 (2009).

    КАС
    Статья

    Google ученый

  • Рослинг А., Саттл К.Б., Йоханссон Э., Ван Хис П.А.В. и Банфилд Дж.Ф. Доступность фосфора влияет на растворение апатита почвенными грибами. Геобиология 5 , 265–280 (2007).

    КАС
    Статья

    Google ученый

  • Глисон Д. Б., Клипсон Н., Мелвилл К., Гэдд Г. М. и Макдермотт Ф. П. Характеристика структуры грибкового сообщества на выветрившемся пегматитовом граните. Микроб. Экол. 50 , 360–368 (2005).

    Артикул

    Google ученый

  • Бонневиль, С. и др. . Грибковое выветривание, вызванное растениями: ранние стадии изменения минералов в нанометровом масштабе. Геология 37 , 615–618 (2009).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ
    КАС
    Статья

    Google ученый

  • Ли, М. Р. и др. . Характеристика минеральных поверхностей с использованием FIB и TEM: тематическое исследование щелочных полевых шпатов, подвергшихся естественному выветриванию. утра. Минеральная. 92 , 1383–1394 (2007).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ
    КАС
    Статья

    Google ученый

  • Пенас, М.М. и др. . Дальнейшая характеристика этапа сигнального протеолиза в пути передачи сигнала рН Aspergillus nidulans . Эукариотическая клетка. 6 , 960–970 (2007).

    КАС
    Статья

    Google ученый

  • Hervas-Aguilar, A., Rodriguez, JM, Tilburn, J., Arst, HN Jr. & Penalva, MA Доказательства прямого участия протеасомы в протеолитическом процессинге транскрипции цинкового пальца Aspergillus nidulans фактор PacC. Дж. Биол. хим. 282 , 34735–47 (2007).

    КАС
    Статья

    Google ученый

  • Тилберн, Дж. и др. . Фактор транскрипции цинковых пальцев Aspergillus PacC опосредует регуляцию кислотных и щелочных экспрессируемых генов с помощью pH окружающей среды. EMBO J. 14 , 779–790 (1995).

    КАС
    Статья

    Google ученый

  • Мингот, Дж.-М. и др. . Детерминанты специфичности протеолитического процессинга фактора транскрипции Aspergillus PacC удалены от сайта процессинга, и процессинг происходит в дрожжах, если не передается сигнал pH. Мол. Клетка. биол. 19 , 1390–1400 (1999).

    КАС
    Статья

    Google ученый

  • Caddick, M.X., Brownlee, A.G. & Arst, H.N. Jr. Регуляция экспрессии генов с помощью pH питательной среды в Aspergillus nidulans . Мол. Генерал Жене. 203 , 346–353 (1986).

    КАС
    Статья

    Google ученый

  • Arst, HN Jr. Ген интегратора в Aspergillus nidulans . Природа 262 , 231–234 (1976).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ
    КАС
    Статья

    Google ученый

  • Arst, H.N. Jr., Penfold, H.A. & Bailey, C.R. Использование лактама в Aspergillus nidulans: свидетельство наличия четвертого гена под контролем гена-интегратора. инт А. Молекулярная генетика и геномика 166 , 321–327 (1978).

    КАС

    Google ученый

  • Arst, H.N. Jr., Bailey, C.R. & Penfold, H.A. Возможная роль кислой фосфатазы в поглощении γ-амино- n -бутирата в Aspergillus nidulans . Архив микробиологии 125 , 153–158 (1980).

    КАС
    Статья

    Google ученый

  • Диез, Э. и др. . Активация фактора транскрипции цинковых пальцев Aspergillus PacC требует двух протеолитических стадий. EMBO J. 21 , 1350–1359 (2002).

    КАС
    Статья

    Google ученый

  • Harris, J. L. Безопасный метод касания ленты с низким уровнем искажений для грибковых слайдов. Journal of Clinical Microbiology 38 , 4683–4684 (2000).

    КАС
    пабмед
    ПабМед Центральный

    Google ученый

  • Программное обеспечение Octopus Imaging.http://octopusimaging.eu По состоянию на 29 сентября 2017 г.

  • Программное обеспечение ImageJ. http://imagej.nih.gov/ij/ По состоянию на 22 сентября 2017 г.

  • Wang, J. Y. et al . Применение бактерий, продуцирующих карбонат, модифицированный альгинатом, в бетоне: многообещающая стратегия самозалечивания трещин. Перед. микробиол. 33 , 1088 (2015).

    Google ученый

  • Ли, К.& Gadd, GM Грибковые наноразмерные карбонаты металлов и производство электрохимических материалов. Микроб. Биотехнолог. 10 , 1131–1136 (2017).

    КАС
    Статья

    Google ученый

  • Li, Q., Csetenyi, L. & Gadd, G.M. Биоминерализация карбонатов металлов с помощью Neurospora crassa . Экологические науки и технологии 48 , 14409–14416 (2014).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ
    КАС
    Статья

    Google ученый

  • Want to say something? Post a comment

    Ваш адрес email не будет опубликован.