Автомобиль ncv из нановолокон целлюлозы, материала нового поколения

Техномагия

• Главная
  • Метки
  • Карта сайта
  • Telegram канал
  • Discord #техномагия
  • Discord #second-life
  • Гостевая
  • RSS лента записей
• Галереи
  • Смартфоны: 20 лет спустя
  • Завораживающая красота лучших научных кадров года
  • Наконечники стрел
  • Самые большие самолеты в мире
  • Фотографии Скотта Келли с МКС
  • Аватары в Second Life: лучшие фото
  • Пейзажи Second Life
• Виртуальные миры
  • Second Life
    • Second Life (обзор)
    • Двойная жизнь.
    • Second Life: полезные ссылки
    • Second Life: Словарь
    • Как бесплатно собрать меш тело в Second Life
    • Аватары в Second Life: лучшие фото
    • Пейзажи Second Life
    • Путешествуем по Second Life
    • Second Life + LovePlanet
    • Ты там? (R U There?)
  • OpenSim
  • Sansar
  • Sinespace
    • Введение в Sinespace
    • Sinespace (обзор)
    • Пошаговое руководство
      по началу работы в Sinespace
  • Somnium Space
    • Somnium Space (обзор)
    • Важные анонсы Somnium Space:
      Somnium WORLDS, Somnium WEB,
      Blockchain AVATARS
      + подробности и цены SLO
  • 3DXChat
    • Обзор 3DXChat
  • Space Engine
  • Космос 2.0 или новый архипелаг для эмиграции
• Статьи
  • Асгардия: первая космическая нация
  • Куда мы идём?
  • Сможет ли наше сознание существовать вечно
    в оцифрованном виде?
  • Маглы в мире андроидов
  • Клеточный автомат:
    возможна ли автоматическая жизнь?
  • Программирование
    • Jupyter Notebook
    • Краткое руководство по работе
      с Google Colab
    • Учим язык Lua за 15 минут
    • Процедурная генерация —
      поразительное будущее игровой индустрии
• Плюс
  • Обсерватория
  • Веб-камеры
  • Товары из Китая
• Homo Ludens
  • Life
  • Minecraft
    • Minecraft (обзор)
    • Руководство первого дня
    • Словарь Minecraft
    • Управление в Minecraft
    • Команды в Minecraft
    • Minecraft: полезные ссылки
    • Играть в Minecraft в браузере
  • Minetest
    • Minetest (обзор)
    • Установка Minetest
    • Создание своего сервера Minetest
    • Учим язык Lua за 15 минут
    • Как написать свой первый мод для Minetest
  • Квантовые шахматы
  • Rocket Science: Ride 2 Station
  • Kick the Buddy

Суперкар из нано целлюлозы

Посмотреть больше статей

Октябрь 2020, № 10 (150)

Инженеры из Университета Киото (Япония) создали концепт суперкара Nanocellulose Vehicle, салон и обшивка которого полностью состоят из растительного наноцеллюлозного волокна.

Капот автомобиля полностью выполнен из целлюлозы, без применения смол. При этом внешний вид и качество отделки оказались на высоком уровне. Прозрачная крыша и заднее окно изготовлены из поликарбоната, но также с добавлением волокон целлюлозы. Прозрачность окон при этом не пострадала. Панели боковых дверей также изготовлены с добавлением нановолокон целлюлозы, но уже в полипропилен.

Новый материал в несколько раз легче и прочнее стали. В результате вес машины стал меньше на 10%, по сравнению с таким же автомобилем, но созданным из привычных стали и пластика. При этом по прочности нановолокно превосходит сталь, а его производство и утилизация гораздо более экологичны. Еще одно преимущество – его применение сокращает объем углекислого газа при производстве автомобиля на 2,2 тыс. т.

Материал для кузова – из смол, армированных нановолокнами целлюлозы, – разрабатывали 22 японских учреждения, включая группу исследователей из Университета Киото. Сам же проект курируется Министерством окружающей среды Японии.

Присоединяйтесь к подписчикам журнала

Комментарии

Мы приветствуем комментарии, которые добавляют знания к уже имеющимся в статье в виде частного мнения комментатора или дополнительной информации. Если вы обнаружили комментарий, который по-вашему мнению не соответствует теме новости или нарушает наши правила публикации комментариев, вы можете сообщить об этом редакторам с помощью ссылки «Сообщить о нарушении». Представленные в комментариях мнения могут не соответствовать мнению редакции журнала «Лесная индустрия». Запрещено публиковать комментарии (1) содержащие высказывания, призывающие к разжиганию межнациональной розни; (2) содержащие нецензурные слова с замещенными буквами; (3) содержащие орфографические ошибки; (4) содержащие оскорбления по отношению к другим комментаторам; (5) подстрекающие к насилию; (6) не имеющие ничего общего с новостью на странице которой публикуются; (7) дублирующиеся на страницах нескольких новостей; (8) излишне длинные комментарии; (9) чрезмерно использующие заглавные буквы. Мы оставляем за собой право удалить любой комментарий без объяснения причин. Мы не допускаем появления на сайте любой скрытой рекламы, в любом ее проявлении, и можем удалить любую информацию, которая покажется нам ангажированной. К ней относится как открытая, так и скрытая реклама в любом виде.

Япония – лидер базовых исследований наноцеллюлозы

В основных исследованиях нановолокна из целлюлозы Япония добилась впечатляющих результатов. Компании, производящие бумагу, ежедневно извлекают целлюлозу из древесины и превращают её в пульпу (волокно), но нановолокно в пульпе сильно связано с другими волокнами, и для того, чтобы выделить однородное нановолокно, требуется большое количество энергии. Это является наибольшим препятствием для промышленного получения нановолокна.

Профессор Токийского университета Исогаи Акира в посольстве Швеции в Токио, 10 марта 2016 г. (фотография Нагасавы Такааки)

Исследовательская группа, которую возглавляет профессор Института агрокультуры и наук о жизни Токийского университета Исогаи Акира, в 2006 году открыла, что с катализатором TEMPO, который используется для окисления веществ, волокно разделяется гораздо легче, и смогли получать целлюлозное нановолокно с лучшей в мире эффективностью. При такой химической обработке затраты электроэнергии на извлечение нановолокна сокращаются в 60-300 раз по сравнению с тем способом, который использовался ранее.

Открытие профессора Исогаи получило высокую оценку, и в марте 2015 г. он был удостоен премии имени Ансельма Пайена (французского учёного, открывшего целлюлозу) от Американского химического общества, а в сентябре того же года получил Приз Маркуса Валленберга за достижения в лесной отрасли. Этот приз называют также «Лесной нобелевской премией». Впервые этот приз получил представитель азиатской страны.

Свежие записи

• Raspberry Pi 400 — настольный компьютер в формате клавиатуры
• Поступил в продажу мини-ПК Librem Mini v2
• Вышел Shotcut 20.10.31
• Вышел Cloud Hypervisor 0.11.0
• Файлообменник transfer.sh будет закрыт с 30 октября
• .NET Conf 2020. Бесплатная конференция, 10-12 ноября
• Выпуск Tornado 6.1.0
• Компания Intel представила дискретную графику
• Выпуск SmartGuitarAmp
• Доработка ядра Linux для поддержки современных Windows игр

Наноцеллюлоза. Получение наноцеллюлозы:

Наноцеллюлоза — это материал, представляющий собой набор наноразмерных волокон целлюлозы с высоким отношением сторон (длины к ширине), типичная ширина волокна — 5-20 нм, длина — от 10 нм до нескольких мкм. Проще говоря, наноцеллюлоза – это есть древесное волокно , расщепленное до наночастиц. Наноцеллюлоза представляет собой коллоидный раствор (гелеподобная масса), который не расслаивается и не образует осадок. Структура этого материала представлена плотно упакованным массивом игловидных кристаллов.

Наноцеллюлоза обладает такими свойствами, как сверхпрочность – по своей прочности превосходит нержавеющую сталь и псевдопластичность, т.е. является вязкой при обычных условиях и ведёт себя как жидкость при физическом взаимодействии (тряске, взбалтывании и т.п.). Ее удивительные свойства позволяют создавать на ее основе сверхлёгкие и сверхпрочные материалы.

Традиционная технология получения наноцеллюлозы является достаточно дорогим технологическим процессом, который связан с разрушением лигнина, присутствующего в сырье для получения наноцеллюлозы и снижающего качество материала . Лигнин — это сложное полимерное соединение, содержащееся в клеточных стенках и межклеточном пространстве растений и скрепляющее целлюлозные волокна . Древесина лиственных пород содержит 18-24% лигнина, хвойных — 27-30%.

Новейший – биотехнологический способ получения наноцеллюлозы удешевляет ее производство в 3,5 раза. Он предполагает 6 стадий, на одной из которых происходит получение чистых целлюлозных волокон и удаление лигнина. Специальный штамм плесневых грибов Aspergillus niger позволяет эффективно и дешево разрушить лигнин.

В качестве сырья для производства используются различные целлюлозосодержащие материалы, в том числе отходы целлюлозно-бумажных комбинатов, которые образуются в больших количествах (сотни миллионов тонн) и представляют серьезную опасность для окружающей среды.

marafonec

Бег на месте к горизонту

В России впервые получена наноцеллюлоза биотехнологическим путем

29.03.2016/https://cont.ws/post/234916/Aleksei Smorchkov
Биотехнологи ПГНИУ разработали новый способ получения наноцеллюлозы, которая по своей прочности превосходит сталь.

Созданная по программе развития национального исследовательского университета Лаборатории клеточных и микробных биотехнологий ПГНИУ в сотрудничестве с Институтом экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН впервые получила наноцеллюлозу биотехнологическим путем, сообщила Роснауке пресс-служба ПГНИУ.

Новейший способ получения наноцеллюлозы удешевляет ее производство в 3,5 раза. Он предполагает 6 стадий, на одной из которых происходит получение чистых целлюлозных волокон и удаление лигнина — примеси, которая снижает качество материала. Ученые нашли специальный штамм плесневых грибов Aspergillus niger, который позволяет эффективно разрушить лигнин.

В настоящее время в России производство наноцеллюлозы отсутствует.

«В качестве сырья мы планируем использовать различные целлюлозосодержащие материалы, в том числе — отходы целлюлозно-бумажных комбинатов, которые образуются в больших количествах и представляют серьезную опасность для окружающей среды.

Только на территории Пермского края находится более 8 млн тонн неутилизированных отходов», — говорит сотрудник Лаборатории клеточных и микробных биотехнологий ПГНИУ Эльвира Позюмко.Наноцеллюлоза обладает уникальным свойством псевдопластичности — она вязка в обычных условиях, ведёт себя как жидкость при механическом воздействии и сверхпрочна в твердом состоянии. «Структура этого материала представлена плотно упакованным массивом игловидных кристаллов.

Это обусловливает его прочность, которая превосходит нержавеющую сталь», — рассказывает заведующий сектором биокатализа и биосинтеза Лаборатории микробных и клеточных биотехнологий Александр Максимов.

Материал может быть использован в различных отраслях производства — от супергибких экранов до бронежилетов.

Полученный продукт имеет обширные сферы применения. На его основе создаются сверхлёгкие и сверхпрочные материалы: различные детали изделий, конструкций, машин, а также супергибкие экраны, бронежилеты и другие бронированные изделия. В медицине и фармакологии наноцеллюлоза применяется в качестве сорбентов и перевязочных материалов. Также, благодаря способности эффективно заполнять щели, она может использоваться в качестве клеящего материала для устранения технических дефектов.

По словам разработчиков, новый способ получения наноцеллюлозы позволит реализовать технологию на промышленных и малых предприятиях Пермского края, с некоторыми из которых уже есть договоренности о сотрудничестве.

Наноцеллюлоза — это наноразмерные волокна целлюлозы, ширина которых — 5-20 нм, длина — от 10 нм до нескольких мкм. Она обладает такими свойствами, как псевдопластичность и сверхпрочность. Представляет собой коллоидный раствор, который не расслаивается и не образует осадок. Обладает повышенной вязкостью, образуя гелеподобную массу.

Лигнин — это сложное полимерное соединение, содержащееся в клеточных стенках и межклеточном пространстве растений и скрепляющее целлюлозные волокна. Древесина лиственных пород содержит 18-24% лигнина, хвойных — 27-30%.

Лаборатория микробных и клеточных биотехнологий создана в рамках реализации программы национального исследовательского университета. Деятельность лаборатории связана с такими направлениями, как технологии биокатализа и биосинтеза для получения промышленно-значимых веществ и материалов, разработка средств клинической диагностики, совершенствование способов синтеза фармпрепаратов, исследования в области молекулярной генетики и биотехнологий, создание высокопроизводительных диагностических систем, а также ПЦР-исследования: выявление инфекционных и генетических заболеваний, выделение и клонирование новых генов.

Кто создаёт такие машины

Главное здание компании ASML

В Нидерландах есть небольшой город Эйндховен, в котором расположена штаб-квартира компании ASML. В отличие от таких монстров рынка, как Intel или Samsung, о ней мало кто знает.

Однако, именно эта компания может совершить прорыв в области микроэлектроники: ASML является единственным в мире производителем станков для фотолитографии в глубоком ультрафиолете.

Точнее, эта машина называется не станок, а степпер: шаг за шагом этот сложнейший агрегат делает новейшие процессоры с размером полупроводниковых структур до 5 нанометров.

Именно на столько вырастает ваш ноготь за 5 минут.

EUV-степпер в разрезе. Иллюстрация с сайта ASML.

С 1995 года ASML сделала ставку на фотолитографию в глубоком ультрафиолете, и пообещала поставку первых степперов EUV мировым техногигантам к 2007 году.

Однако, первые коммерческие образцы таких машин появились лишь в 2018 году. А уже в 2019 году Samsung выпустил 7-нанометровый процессор Exynos 9825 SoC, сделанный именно на степпере от ASML.

Econyl

Эконил — это волокно, которое производят из уже переработанного нейлона. От этого и происходит название. Эконил — означает экологический нейлон. Как мы все знаем сам нейлон — это синтетическая ткань, которую производят из нефти. А значит, при ее создании мы затрачиваем не только природные ресурсы, но и загрязняем окружающую среду. Производители эконила решили бороться с этим. Поэтому для переработки и последующего создания усовершенствованного нейлона используют не только пластиковые отходы, но даже рыбацкие сети. Все это вылавливают из океанов и морей дайверы и просто неравнодушные люди.

Модные бренды уже успели присмотреться к новому материалу. Некоторые вещи, созданные из эконила, вы уже можете приобрести. Например, в коллекции Prada осень-зима 19/20 из такого нейлона были созданы непромокаемые куртки, яркие жилеты и модные рюкзаки. Также эконил использовал Рикардо Тиши в новой коллекции Burberry. А некоторые бренды уже взялись за изготовление купальников и спортивной одежды из нового материала.

Свойства нановолокна

Некоторые интересные – и парадоксальные – свойства, которыми обладают нанопровода, обусловлены малым размером. Когда вы работаете с предметами, которые находятся на наноуровне или даже меньше, вы сталкиваетесь с миром квантовой механики. Квантовая механика может сбивать с толку даже специалистов этой области, и очень часто она идет в разрез с классической физикой (также известной как ньютоновская физика).

К примеру, обычно электрон не может пройти через диэлектрик. Однако, если диэлектрик достаточно тонкий, электрон может проходить от одной стороны диэлектрика к другой. Это называется туннелирование электронов, но название не дает представления о том, насколько странным может быть этот процесс.

Электрон проходит от одной стороны диэлектрика к другой, фактически не проходя через сам диэлектрик или занимая место внутри него. Можно сказать, он телепортируется с одной стороны к другой. Вы можете предотвратить туннелирование электронов, используя более толстые слои диэлектрика, так как электроны могут перемещаться только на очень маленькие расстояния.

Другим интересным свойством является то, что некоторые нановолокна являются баллистическими проводниками.

В обычных проводниках электроны сталкиваются с атомами в материале проводника. Это замедляет движение электронов и создает тепло в качестве побочного продукта. В баллистических проводниках электроны могут проходить через проводник без столкновений.

Нановолокна могут эффективно проводить электричество без побочных продуктов в виде интенсивного тепла. На наноуровне свойства элементов могут сильно отличаться от ожидаемых. Например, в сыпучем виде золото имеет температуру плавления более 1000 градусов Цельсия. Уменьшая крупицы золота до размера наночастиц, вы уменьшаете и температуру его плавления, потому что, когда вы уменьшаете любую частицу до наноразмера, происходит значительное увеличение соотношения площади с объемом.

Кроме того, в наноразмере, золото ведет себя как полупроводник, но в сыпучей форме является проводником. Другие элементы также ведут себя необычно на наноуровне. В сыпучем виде алюминий не имеет магнитных свойств, но совсем небольшие группы атомов алюминия обладают собственным магнитным моментом.

Элементарные свойства, с которыми мы сталкиваемся в нашей повседневной жизни, и то, как они, на наш взгляд, должны себя проявлять, могут не соответствовать представлениям, когда мы уменьшаем эти элементы до наноразмеров.