Прозрачный алюминий: необычный материал с высочайшей прочностью

В России будут использовать прозрачный алюминий

Новые разработки ученых помогут создавать сверхлегкие и сверхпрочные материалы для гражданской и военной промышленности/

Фантастика стала реальностью

Прозрачный алюминий из фантастического фильма уже существует.
Российские ученые разработали технологию получения компактов из оксинитрида алюминия. Это позволяет делать различные детали из материала, напоминающего прозрачный алюминий. Они могут использоваться как в гражданской, так и военной промышленности. Например, при создании брони танков или орудий. Ведь боевая мощь наступательного оружия все время растет, поэтому необходимы материалы, которые помогают создать надежную и удобную броню.
Фанаты фильма «Star Track» помнят, что важную роль в сюжете играет материал, который называют «прозрачный алюминий». Именно из него были сделаны иллюминаторы космического корабля Enterprise. На самом деле подобные материалы уже созданы и успешно применяются в технике, например оксинитрид алюминия (ALON).

Материал не только прозрачен, но и весьма устойчив. Он практически не подвержен царапинам и в четыре раза превосходит по этому показателю алюмосиликатное стекло. Кроме того, прозрачный алюминий умеет выдерживать большие температуры, например, его можно нагреть до 2100 градусов по Цельсию.

Кто создал новый материал

Работа выполнена силами специалистов из Национального исследовательского ядерного университета (НИЯУ) «МИФИ» совместно с коллегами из Московского государственного университета геодезии и картографии, Института структурной макрокинетики и проблем материаловедения и Института металлургии и материаловедения.
Для получения «прозрачного алюминия» исследователи применили метод спарк-плазменного спекания.

Спарк-плазменное спекание – это новая технология. Она основана на модифицированном методе горячего прессования. Электрический ток пропускается непосредственно через пресс-форму и прессуемую заготовку. Поэтому заготовка моментально нагревается, температура растет за исключительно малую продолжительность рабочего цикла.
Для чего нужен прозрачный алюминий

Военная промышленность – это первое, что приходит в голову. Прозрачная броня это безопасно и удобно. Однако прозрачный алюминий можно с успехом применять и в других сферах промышленности. Наиболее перспективна прозрачная поликристаллическая керамика на базе оксинитрида алюминия. Из прозрачного алюминия можно делать иллюминаторы и купола для космических и глубоководных аппаратов.

Сверхпрочный полимер

Российские ученые успешно работают в области создания легких и сверхпрочных материалов.
Ранее стало известно об еще одном современном материале, полимере с уникальными свойствами. Он разработан в Лаборатории прогрессивных полимеров Фонда перспективных исследований. Полимер не подвержен влиянию температур и обладает сверхвысокой прочностью. Об этом рассказала заведующая лабораторией Светлана Хаширова.
По ее словам, российская разработка гораздо «выносливее» импортных аналогов, а его производство обходится дешевле на 40%, чем за рубежом.

«Мы уже разработали полимеры, которые превышают зарубежные аналоги по основным характеристикам: по прочности, по термостойкости – они выдерживают температуру до 300 градусов, а так они не разлагаются до 500 градусов, морозостойкости – минус 100 градусов, они не горят», – сказала Хаширова. Экологичность и легкость
Отмечается, что полимер не будет выделять токсичных веществ. Это принципиально важно для использования в авиации или других сферах, где с полимером придется работать людям.

Найти область применения не составит труда: материал на 40% легче алюминия и на 70% легче стали. А детали, изготовленные из него, не требуют смазки. Материал может использоваться для 3D-печати, которая позволяет «вылепить» любую нужную деталь. При этом ученые говорят, что полимер можно получать сразу в форме порошка.
Разработчики надеются наладить промышленное производство таких полимеров со следующего года. Экспериментальное производство откроют в Кабардино-Балкари

Эра прозрачной брони

27 апреля на сайте российского научно-популярного интернет-издания N+1 была размещена публикация о том, что научно-исследовательская лаборатория ВМС США (US Naval Research Laboratory) разработала новый материал, который отличается повышенной прочностью и прозрачностью. Как сообщается, свойства материала делают его идеальной основой для создания пуленепробиваемых стекол, бронещитов, линз специального (в том числе военного) назначения и различного рода защитных покрытий.

US Naval Research Laboratory (NRL) более десяти лет вела исследования в области перспективных материалов и сегодня предлагает новую технологию создания прозрачных бронеплит на основе шпинели – минерала, встречающегося в природе в форме кристаллов кубической формы, состоящих из смеси оксидов алюминия и магния. В зависимости от состава и количества примесей, такие кристаллы могут быть полупрозрачными или иметь цвет от красного до чёрного различной глубины оттенка. Для создания бронестекла разработчики использовали шпинели высокой степени прозрачности.

Наличие в исходном составе керамики оксида алюминия стало причиной появления в некоторых публикациях некорректных терминов «прозрачный алюминий» или «алюминиевая керамика», хотя оксид алюминия – это не металл, а природный минерал, известный под названием «глинозём» и являющийся продуктом переработки бокситов, нефелина или каолина (белой глины).

Разработчики подчёркивают, что новый материал не является стеклом, а представляет собой керамику, так как состоит из смеси, созданной из порошка шпинели, которая спекается под высоким давлением и температурах свыше 2000° по Цельсию. Точный состав смеси разработчики держат в секрете (так как материал обладает высоким коммерческим потенциалом), а статья, размещённая на сайте NRL, начинается с описания того, как новый материал может изменить рынок мобильных телефонов, предложив потребителю абсолютно прозрачные и небьющиеся смартфоны.

Доктор Джас Сангера, руководитель группы исследователей лаборатории NRL, сообщает, что новый материал гораздо жёстче, твёрже и прочнее, чем стекло. Сангера также утверждает, что прозрачная керамика, созданная его командой, «изменит правила игры» в тех отраслях, где вес изделия имеет особое значение, например в производстве беспилотных летательных аппаратов или при изготовлении пуленепробиваемых защитных масок для лица.

Читайте также:
Рубемаст — качественная замена рубероида для монтажа кровли

Уникальные свойства шпинели, которая по твёрдости лишь немного уступает алмазу, почти полностью передаются новому материалу. Исследователи сообщают, что их керамика имеет твёрдость 8 по шкале Мооса (у алмаза она равна 10). В результате, прозрачная керамика обладает высоким сопротивлением к механическим повреждениям – например, она не мутнеет вследствие долгого абразивного воздействия песчинок или крупинок соли, переносимых ветрами. Кроме того, керамика хорошо пропускает инфракрасные лучи, что вместе с устойчивостью поверхности к микроповреждениям делает её отличным материалом для защиты линз лазерного оружия и тепловизоров морского и воздушного базирования.

Прочная прозрачная керамика сослужит хорошую службу и в качестве пуленепробиваемых стёкол для бронемашин, иллюминаторов для кораблей, бронещитов для артустановок. Применяемая в NRL технология изготовления материала методом спекания под давлением позволяет придавать заготовкам почти любые формы и создавать детали сложных конфигураций (бронеколпаки для пулемётных турелей бронемашин, прозрачные кабины для вертолётов и т. д.).

Важное преимущество нового продукта состоит в том, что прозрачная керамика весит почти в два раза меньше, чем традиционное бронестекло, обладая одинаковыми параметрами прочности. Особенно экономия веса важна в авиации, где производители традиционно ведут борьбу за каждый грамм в попытке уменьшить массу деталей летательного аппарата без ущерба для его прочности и живучести. Используемые в военной авиации прозрачные многослойные композитные бронеплиты (триплекс), где листы упрочнённого стекла чередуются со слоями прозрачного пластика, обладают сравнительно большим весом. Так, квадратный метр композитного бронестекла, способного остановить бронебойную пулю калибра 7,62 х 54 мм, весит 115 кг (примерно такой же вес имеет квадратный метр прокатной стали толщиной 15 мм).

Металлическая пена и аэрогель вытесняют сталь и пластик

Как сообщает портал Сегодня, сталь и пластик скоро уступят место новым революционным материалам — водотталкивающим, теплонепроницаемым и фантастически прочным.

Материальная революция. С помощью химии и нанотехнологий ученые скоро отправят “на пенсию” металл, пластик и дерево

Одежда, которая не пачкается и потому не нуждается в регулярной стирке, сковородка, поверхность, которой действительно никогда не пригорает, баки для ракетного топлива, к которым не пристают его агрессивные компоненты, — все это скоро станет возможным благодаря открытию американских ученых, которое стало одной из самых громких научных сенсаций уходящего года.

Группа химиков под руководством Гаррета МакКинли из Массачусетского технологического института разработала сверхтонкую сеть из полимерных волокон, переплетенных особым образом. Эту сеть можно нанести на любую поверхность и сделать ее несмачиваемой для любых жидкостей.

На пресс-конференции, посвященной открытию, ученые покрыли химическим составом составом гусиное перо и продемонстрировали, как после этого оно стало отталкивать пентан — легчайший жидкий углеводород. Выбор столь экзотической жидкости был не случайным — отталкивать воду могут многие из известных материалов. Например, сами по себе гусиные перья, породившие пословицу «как с гуся вода». В то же время простые органические вещества, входящие в состав, например, бензина или керосина, способны эффективно смачивать практически любые поверхности, даже легендарный тефлон.

В ходе экспериментов было установлено, что в способности поверхности контактировать с водой определенную роль играет и ее геометрия, связанная с действием капиллярных сил, поясняет МакКинли. Поэтому суть новой технологии заключается в том, что с помощью микроскопической полимерной сетки поверхности придается определенная текстура — узор из вымок и бугорков. Правильно подобрав углы, под которыми вода перемещается между этими «шероховатостями» поверхности, ученые добились того, что в текстуре всегда сохраняются небольшие островки воздуха под слоем жидкости. Иными словами, создаются условия, при которых капиллярные силы не позволяют жидкости полностью смочить поверхность.

Методика была отработана на кремниевых пластинах, применяемых в микроэлектронике. Затем ученые приступили к созданию покрытия, которое можно было бы нанести на любую поверхность. В качестве ее основного элемента выступают нити полиметилметакрилата и многогранные молекулы фторированных органических соединений, желаемая структуру которых создается методом электростатического скручивания.

По словам руководителя исследования Гаррета МакКинли, изобретение может использоваться для того, чтобы уберечь стенки топливных баков реактивных двигателей от вредного воздействия агрессивных компонентов топлива. Это существенно продлит срок службы топливных баков и сократит расходы на эксплуатацию самолетов. Однако более заметное применение разработка получит в другой области — намного ближе к простому потребителю. По словам разработчиков, одежду, покрытую полимерной сетью, будет очень тяжело испачкать и совсем легко отстирать.

По мнению экспертов, изобретение американских ученых занимает достойное место в перечне уникальных материалов, которые в скором времени прочно войдут в обиход, наравне с другими революционными разработками последних лет — углеродными нанотрубками, аэрогелями, металлической пеной и «умными» тканями.

АЭРОГЕЛЬ: ПРОЗРАЧНАЯ ТВЕРДОСТЬ

Сверхпрочность. 2,5 г аэрогеля выдерживают кирпич весом 2,5 кг

Еще один материал будущего, который можно пощупать уже сегодня — аэрогель. Это вещество на основе геля, в котором жидкие компоненты полностью замещаются газом. В результате при рекордно низкой плотности, аэрогели обладают уникальным сочетанием свойств — высокой прочностью, жароустойчивостью и прозрачностью. Ученые часто называют этот уникальный материал «застывшим сигаретным дымом» – примерно такое впечатление он производит, когда сквозь него проходит свет.

Читайте также:
Масло для обработки дерева - выбор и особенности нанесения

Честь изобретения материала, который изменит будущее человечества, принадлежит американскому химику Стивену Кистлеру и колледжа в Стоктоне, Калифорния. В далеком 1931 году он впервые попробовал заменить жидкость в геле на газ метанол, а затем разогреть гель до критической температуры газа — 240 градусов Цельсия. В результате метанол выходил из геля, не уменьшаясь в объеме, а сам гель «высыхал», не практически сжимаясь.

Аэрогель сегодняшнего образца — это пористый материал, в котором полости занимают около 90-99%. Структура аэрогеля представляет собой древовидную сеть из наночастиц размером не более 5 нм. Наиболее распространенными сегодня являются разработки на основе аморфного диоксида кремния, а также оксидов хрома и олова. В 1990-х ученым удалось получить первые образцы на основе углерода.

Наиболее совершенными являются кварцевые аэрогели, которые в 500 раз уступают по плотности воде и в 1,5 раза — воздуху. Аэрогель способен выдержать нагрузку в 2000 раз больше собственного веса. В ходе некоторых экспериментов кусок аэрогеля массой всего 2,5 грамма выдерживал вес кирпича массой 2,5 кг.

Кварцевые аэрогели пропускают солнечный свет, но задерживают тепло. В США их уже начали применять в строительстве в качестве теплоизолирующих материалов.

УГЛЕРОДНЫЕ НАНОТРУБКИ: ПРОЧНЕЕ НЕКУДА

Углеродные нанотрубки – самый прочный в мире материал

В 1996 году американские ученые Роберт Керл, Харолд Кротто и Ричард Смелли получили Нобелевскую премию по химии за открытие фуллеренов — молекулярных соединений, представляющих собой многогранники из атомов углерода, которые могут служить основой для создания самого прочного в мире материала. Речь идет о легендарных углеродных нанотрубках — давней мечте фантастов и футурологов.

Углеродные нанотрубки — цилиндрические структуры из свернутых графеновых плоскостей, которые обладают уникальными характеристиками. Это самый жесткий и прочный материала мире с высокими электронными характеристиками.

Своей прочностью он обязан ковалентным связям между отдельными атомами углерода. В 2000 году в ходе экспериментов было установлено, что прочность углеродной нанотрубки на растяжение составила 63 гигапаскаля. Это в десятки тысяч раз больше, чем у лучших сортов высокоуглеродистой стали.

Углеродные нанотрубки могут применяться практически везде, где сегодня вообще применяются металлы. Это может быть и одежда, и спортивная экипировка, бронежилеты, космическое оборудование, компоненты электронных схем. По оценкам экспертов уже к 2015 году объем рынка в этой отрасли составит $2,5 млрд.

Некоторые ученые предупреждают, что нанотрубки могут представлять угрозу для здоровья, в частности, опыты с лабораторными мышами показали, что углеродные нанотрубки могут производить на организм эффект, аналогичный тому, какой производит асбест. Последствием этого воздействия могут стать раковые заболевания.

ЭЛЕКТРОННАЯ ТКАНЬ: ПОКРОЙ СЕБЯ КОМПЬЮТЕРАМИ

Одежда. Изображение на футболке зависит от настроения человека

Зачем носить с собой электронные гаджеты, которые можно потерять или разбить, если можно попросту носить компьютеры на себе? Разработки в области создания электронной ткани уже сегодня выглядят столь многообещающе, что по мнение многих аналитиков, уже к 2020 году такая одежда станет повседневной.

Ее отличительной чертой станет возможность беспрерывного воспроизведения статического изображения или видео. Одна и та же футболка сможет в зависимости от настроения человека показывать изображение звездного неба или тропический пейзаж. Правда, можно предположить, что абсолютная свобода выбора изображений на одежде может привести к общественному возмущению, поэтому ассортимент изображений придется регулировать законодательно. Примерно, как содержание телеэфира в наши дни.

Первые образцы такой ткани были созданы еще несколько лет назад. В 2006 году продажи «умных» спортивных костюмов начала компания Spyder. Поумнели они благодаря со вставкам из электронной ткани ElekTex от британской компании Eleksen. Ткань сделана из нескольких слоев, включая электропроводящий и защитный, и может реагировать на прикосновения к своей поверхности. При этом, она не только регистрирует точку прикосновения, но и силу давления и направление нажатия. Благодаря этому, можно управлять работой плеера iPod, не вынимая его из кармана, с помощью нанесенных на рукаве костюма обозначений кнопок. Обладая этими уникальными характеристиками, ткань все же остается тканью — ее можно сворачивать, мять и даже стирать.

Когда электронная ткань получит достаточное развитие, большинство сегодняшних гаджетов — например, телефон и плеер — могут быть встроены в одежду. В таком случае достаточно будет взмахнуть рукой, чтобы активировать мобильную связь, а затем разговаривать с помощью микрофона, встроенного, например, в лацкан пиджака. Следующим шагом может стать использование совместно с электронной тканью революционного интерфейса thought-to-speech.

В марте 2008 года такая технология была представлена компанией Texas Instruments. Суть ее работы заключается в преобразовании в нервных импульсов, которые, собственно, и приводят в работу голосовые связки, в цифровую информацию, например, в синтезированную речь. Сегодня эта технология в первую очередь используется для того, чтобы дать возможность говорить по телефону немым людям, однако ее будущее ничем не лимитировано.

Читайте также:
Глазурованный и ангобированный кирпич: отличия и применение в отделке

МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ ПЕНА: МАТЕРИАЛ С ЖЕЛЕЗНОЙ ПАМЯТЬЮ

Прочнее стали и в воде не тонет

С развитием новых технологий ученые находят все больше возможностей модификации традиционных материалов, например металла. Одна из наиболее перспективных модификаций — металлическая пена — структура, состоящая из твердого металла, чаще всего алюминия, и содержащая большое количество наполненных газом пор. Как правило, примерно 75-95% объема металлической пены составляют пустоты. Материал обладает уникально низким сопротивлением — некоторые виды металлической пены настолько легки, что плавают на поверхности воды. При этом прочность такой пены в несколько раз превышает прочность традиционного металла.

В будущем металлическая пена может стать неотъемлемой частью машиностроения, а также использоваться в производстве металлокерамики. Материал идеально подходит для создания крупногабаритных чрезвычайно прочных конструкций — другого материала, который способен обеспечить такое соотношения прочности и веса, человечество еще не придумало. Безусловно, она будет активно применяться в космических технологиях, где минимизация массы имеет огромное значение.

Недавнее открытие американских ученых может еще больше расширить сферу применения этого материала. В ходе исследований Национального фонда науки США, удалось разработать новый вид сплава металлической пены, который, реагируя на магнитное излучение, может растягиваться в длину на 10% под воздействием магнитного поля. Для достижения такого эффекта была разработана новая технология. На кусок нагретого пористого алюмината натрия выливается специальный жидкий сплав. После того, как металл охладится, соль алюмината натрия вытравливают кислотой, и металл приобретает пористую структуру.

Ученые назвали новый сплав «металлической пеной с эффектом памяти». По их мнению, он найдет широкое применение в производстве автомобилей и самолетов, а также везде, где требуются материалы, сохраняющие высокую прочность при большом напряжении.

АМОРФНЫЕ МЕТАЛЛЫ: ВСЕ ДЕЛО В СТРУКТУРЕ

Прогресс. Ученые продолжают изобретать материалы будущего

Еще одной модификацией традиционного железа являются аморфные металлы, или так называемые «металлические стекла», которые состоят из металла с хаотичной атомной структурой. Они могут быть вдвое прочнее стали. Разобщенная структура атомов позволяет им рассеивать энергию удара более эффективно, чем жесткая структура традиционных металлов, у которой есть точки уязвимости. Аморфные металлы производят по специальной технологии — расплавленный металл быстро охлаждается, чтобы его атомная структура не успевала приобрести четкую кристаллическую форму.

Металлические стекла вдвое прочнее стали

Военные давно положили глаз на новый вид металла. По их расчетам, сделанная из него броня будет в несколько раз прочнее, та, которую производят по сегодняшним технологиям. Кроме того, аморфные металлы получают широкое распространение в индустрии электроники. Помимо прочности они обладают уникальными магнитными свойствами, которые широко востребованы для производства мобильных телефонов, магнитных лент, высоковольтных трансформаторов. Эффективность энергосбережения при использовании аморфных металлов вырастает в среднем на 40%. Их повсеместное использование может означать экономию сотен тысяч тонн ископаемого топлива в мировом масштабе.

ПРОЗРАЧНЫЙ АЛЮМИНИЙ: ПРОЩАЙ, СТЕКЛО!

Без стекла. В будущем стекла станут алюминиевыми

Металл может быть прозрачным. Это не мечты фантастов. Металл в три раза прочнее, чем сталь, и при этом прозрачный, – уже реальность. Первые образцы этого чуда были получены немецкими учеными из Лаборатории физики Фраунгофера.

Технология его изготовления заключается в спекании мельчайших частиц алюминия при очень высоких температурах. Правильно подобрав размеры частиц, можно добиться высокой прозрачности материала. Для улучшения оптических свойств, в процессе спекания могут быть добавлены редкоземельные добавки.

Ученые предрекают прозрачному алюминию большое будущее. Высокая прочность и прозрачность могут очень пригодиться при строительстве небоскребов и летательных аппаратов. Космические агентства также проявляют большой интерес к новому материалу, в перспективе он может широко применяться при постройке космических станций, сняв ограничение на площадь иллюминаторов, которое сегодня накладывается прочностными характеристиками стекла.

Фантастические материалы существующие на самом деле

Долгое время шапка-невидимка, прозрачный бетон и прочие вещи считались чем-то невозможным. Благодаря науке люди научились создавать не только шапки-невидимки, но и целые костюмы, делающие человека невидимым, ловушки для звука и энергии, что позволяют добиться невиданных прежде успехов в строительстве и военной сфере.

Тефлон – вчерашний материал из будущего.

Несмотря на то, что тефлон уже известен всем, и его рекламируют где только можно, это действительно уникальный материал, о котором ранее только мечтали. Тефлон применяется при создании сердечных клапанов, в аэрокосмической промышленности, при изготовлении бытовых приборов и кухонной техники. Тефлон индифферентен к щелочам и кислотам, он не вступает в реакцию с пищей, потому безвреден для человека (так считалось ранее).
В настоящее время американское федеральное агентство по защите окружающей среды (EPA) наложило запрет на сковороды с тефлоновым покрытием. Кроме того, к 2015 планируется и вовсе “закруглиться” с производством тефлона. Как всегда, оказалось, что считавшийся безопасным продукт очень опасен. В малых дозах он, по всей видимости, смертелен для животных, а при систематической аккумуляции его нашим организмом тефлон может приводить к раковым заболеваниям, мутациям у детей и прочим проблемам.
Все же, несмотря на подобные проблемы, тефлон является уникальным материалом, который спас жизни не одному человеку – хотя бы посредством уже упомянутых сердечных клапанов. Это первый из материалов, появление которого было предсказано как фантастами, так и учеными прошлых лет.

Читайте также:
Пайка алюминия в домашних условиях: обзор способов и средств

Сверхтонкие сверхпроводники.

Явление сверхпроводимости давно известно, но к сожалению, практически его применить довольно сложно, поскольку реальная сверхпроводимость пока работает только в условиях сверхнизких температур (вот такое вот обилие всяких сверх-). Однако в последнее время ученые получили несколько многообещающих результатов благодаря опытам со сверхтонкими проводниками. Возможно, через некоторое время мы получим сверхпроводники, которые смогут работать и при нормальных температурах.

Гибкие солнечные батареи.

До сих пор меня мучает один вопрос: почему бы не накрыть наши дома солнечными батареями, защищенными от воздействия воды и прочих неблагоприятных факторов. Оказывается, все из-за низкой “выживаемости” солнечных батарей, плюс высокая себестоимость их производства.
Однако же, несколько месяцев назад ученые представили на суд общественности гибкие солнечные батареи, производство которых стоит копейки. Я думаю, что именно за подобным материалом – будущее. Представьте, какие возможности открываются благодаря внедрению гибких, тонких, устойчивых к внешним воздействиям солнечных батарей!

Энергетический сорбент d3O.

Это фантастическое по своим свойствам вещество используется уже и в производстве одежды, обуви, и в военном деле. d3O представляет собой гель, который меняет свою плотность в зависимости от внешних факторов. К примеру, вы сможете комкать его на руке, как пластилин, можно формировать комки этого вещества. Однако стоит ударить по нему молотком, и d3O мгновенно затвердевает, приближаясь по плотности к твердым горным породам. Нагревание приводит к такому же результату, так что многие компании найдут d3O полезным для себя.

Графен.

Это вещество представляет собой обычный углерод, атомы которого соединены в гексагональную двумерную кристаллическую решетке. Ученые утверждают, что графен можно представить как одну плоскость графита, которая отделена от объемного кристалла. Этот материал обладает отличной механической жесткостью и хорошей теплопроводностью. Его проводимость делает его перспективным материалом для использования в различных сферах промышленности. Графен впервые получен в 2004 году, и его свойства до конца не изучены.

Фуллерены.


Это вещество является тем же углеродом, атомы которого соединены еще более интересным образом, чем у графена. Существование и возможность получения фуллеренов было предсказано еще в 1985 году, однако открыты они были только в 1996 году. Интересно, что фуллерены содержатся в саже, которая образуется в дуговом разряде на графитовых электродах. Ранее фуллерены просто не замечали. Сейчас это вещество исследуется учеными многих стран, и некоторым удается практически использовать фуллерены. К примеру, был создан “наноклей”, что может заклеить буквально все, что только можно, а порвать или поломать заклеенную вещь в месте склейки практически невозможно. Кстати, фуллерены прочнее, нежели алмаз.

Плащ-невидимка.

Наверное, даже Гарри Поттер обзавидовался бы владельцу плаща или рубашки из материала, созданном вполне обычными учеными. Сначала это был просто концепт, однако теперь материал, позволяющий стать человеку или вещи прозрачной – реальность наших дней. Существует несколько вариантов подобных структур, и все они работают, “заставляя” видимые лучи как бы огибать препятствие, встречаясь на другой стороне. Правда, один из плащей невидимок просто передает “картинку” с одной стороны на другую посредством миниатюрных кинокамер. Зато все остальные вполне можно назвать фантастикой.

Конус тишины для субмарин.

Был такой комедийный сериал про секретного агента Максвелла Смарта. Когда он приходил в свою штаб-квартиру, то общался с шефом в специальных “конусах тишины”, которые помогали соблюдать абсолютную тишину, и разговор никто не мог подслушать. Современные ученые сделали нечто подобное, оснастив субмарины устройством, способным гасить акустические волны, что позволяет подводной лодке стать невидимой для сонаров.

Прозрачный алюминий.

Да, это не опечатка, ученые смогли создать материал, который имеет много общего с драгоценными камнями, хотя представляет собой прозрачный алюминий. Правда, получить такой материал довольно сложно, и его стоимость приближается к 5 долларам за квадратный сантиметр. “Прозрачный алюминий” на самом деле не является металлом. Это разновидность оксида алюминия, наночастицы которого спекают при очень высокой температуре. Кстати, прочность такого материала в три раза выше, нежели у самых качественных сортов стали.

Прозрачный бетон.

Строители, а не ученые, разработали материал, который представляет собой прозрачный бетон. На самом деле все просто: в обычный бетонный блок внедряются сотни и тысячи мельчайших “нитей” оптоволокна. В результате мы получаем очень прочный материал, который прозрачен для солнечных лучей.

Аэрогель.

Это один из наиболее интересных материалов, рассматриваемых в данном посте. Дело в том, что аэрогель является “родственником” обычного стекла, однако, как вы понимаете, это не стекло. Аэрогель всего в три раза тяжелее воздуха, и на 99,98% аэрогель состоит из воздуха. Этот материал очень прочный, он является отличным изоляционным материалом, плавится при очень высокой температуре и вообще обладает рядом интереснейших свойств. В основном применялся в аэрокосмической промышленности, хотя сейчас его используют и в других сферах. Это вещество довольно дорогое, но его полезные свойства с лихвой перекрывают затраты, необходимые для производства аэрогеля.

Поддержи Бугага.ру и поделись этим постом с друзьями! Спасибо! :)

Кольчуга для ракеты и умная пена: 7 суперматериалов, благодаря которым человечество может летать

Космонавтика и авиация — отрасли, где требования к материалам особенно высоки. Чтобы удовлетворить сложные запросы инженеров, проектирующих ракеты и самолеты, химикам прошлого века пришлось изрядно поломать головы и изобрести ряд веществ с удивительными свойствами — суперсплавы, композитные и умные материалы. Журналистка и авторка канала «дайджест антропоцена» Ольга Дерюгина предлагает исследовать мир новых материалов и погрузиться в прошлое и будущее путешествий по воздуху и в открытом космосе.

Читайте также:
Скандинавская доска: особенности применения для фасадных и интерьерных работ

Суперсплавы

Чтобы отправить летающую машину в небо, инженеры должны были найти материал, который мог бы выдержать резкие температурные перепады и быть при этом достаточно легким и прочным. Корпус первого самолета, созданного братьями Райт в 1903 году, состоял из дерева, ткани и стальной проволоки. Он был легким, но не самым надежным.

Чуть позже немецкие и американские изобретатели догадались использовать алюминий для корпуса летательного аппарата. Металл гораздо больше подходил для этой цели, но всё еще имел ряд недостатков, среди которых — значительный вес.

К материалу для двигателя требования были еще жестче, чем к материалу для корпуса: от него требовались жаропрочность и выносливость, ведь горючие газы могут достигать температуры в 1500 ℃. Большинство металлов при такой температуре начинают плавиться. Кроме того, во время полета лопасти совершают десятки тысяч оборотов в минуту, что приводит к быстрой изнашиваемости материала.

Как справиться с этой проблемой, впервые догадался британский инженер Фрэнк Уайт, когда к нему в руки попал патент на необычный сплав из никеля, хрома, алюминия и титана. По какой-то причине соединение было устойчивым к воздействию высоких температур. Ученые смогли выяснить, почему суперсплав обладает такой удивительной способностью, только 20 лет спустя, когда был создан электронный микроскоп.

Дело оказалось в структуре металлического сплава: одни кристаллы вырастали внутри других, удерживая частицы от передвижения при нагревании.

Сам термин «суперсплавы» появился после Второй мировой войны, вероятно, под влиянием моды на супергероев из комиксов. К 2010 году новый материал позволил повысить эффективность используемого топлива в реактивных самолетах на 55%. Помимо того, что суперсплавы не деформируются при высоких температурах, они также обладают гибкостью и высокой прочностью.

Сегодня корпус самолета может на 75% состоять из металлических сплавов, в которых обычно содержится алюминий. Для турбореактивных двигателей используют сплавы никеля.

Композитные материалы

Композитные материалы состоят из наполнителя и связующей основы (матрицы). Дерево и кость относятся к природным композитным материалам: в дереве соединяются волокна целлюлозы с матрицей из лигнина, а кость включает в себя частицы гидроксиапатита и основу из коллагена. Если речь идет об искусственных гибридах, то, как правило, компоненты подбирают с существенно различающимися физическими и/или химическими свойствами, чтобы получить материал с сильными сторонами обоих веществ.

Композитные материалы были известны человечеству с давних времен. Еще в Древнем Египте добавляли солому в глиняные кирпичи, чтобы предотвратить трещины и повысить стойкость конструкции. Но настоящая революция в материаловедении произошла после изобретения фенольной смолы в 1909 году. Композиты на ее основе быстро нашли применение в авиастроении. К примеру, duramold, композит из березовой фанеры и фенольной смолы, использованный для летающей лодки эксцентричного магната Говарда Хьюза, на 80% прочнее алюминия.

Сейчас в авиационной индустрии чаще всего применяют синтетические полимеры, усиленные кевларом, углеродным или стекловолокном. Чтобы еще больше усилить прочность материала, инженеры создают «сэндвичи», комбинируя несколько слоев композита.

В отличие от обычных металлов композиты могут принимать гораздо более сложные формы. Благодаря компьютерному проектированию не составляет труда получить из такого материала единую конструкцию крыла длиной в 18 метров. Алюминиевая же конструкция собирается из отдельных частей, которые крепятся друг к другу огромным количеством болтов. Это сложнее, дольше и ведет к увеличению массы самолета.

Читайте также

Небольшой вес — еще одно важное качество композитов. Масса деталей из композитов составляет примерно пятую часть от массы точно таких же деталей, сделанных из алюминия. Поэтому композитные материалы помогают значительно снизить эксплуатационные затраты и сократить количество выбросов CO2 в атмосферу.

Соотношение алюминиевых и композитных деталей в самолетах разнится: так, примерно 80% объема Boeing 787 состоит из композита, а на самолетах Airbus A320 или Boeing 747 деталей из углепластика не больше 20–25%.

За счет своих многочисленных преимуществ синтетические гибриды привлекли внимание инженеров-экспериментаторов. Например, композиты составляли основу грузового самолета-вертолета с необычным дизайном, созданного в 1980-е по заказу DARPA, и пришлись кстати для производства двубортной модели The VMS Eve (она же получила название «Белый рыцарь два») авиакомпании Virgin Atlantic.

The VMS Eve авиакомпании Virgin Atlantic. Источник

По словам руководителя компании «АэроКомпозит» Анатолия Гайданского, у композитов есть одно слабое место: они имеют невысокую стойкость к удару. Причем снаружи трещины иногда незаметны, и если вовремя не обнаружить их в самолете, то может произойти катастрофа. Гайданский считает, что со временем этот недостаток можно будет устранить с помощью добавления в композит наноструктур.

Сплавы с памятью формы

Как это нередко бывает с громкими открытиями, сплавы с памятью формы обнаружили случайно, когда в 1959 году американские ученые решили соединить никель и титан. Исследователи были поражены удивительным свойством нового материала: он мог самостоятельно «оправиться» от вмятины и вернуться к исходной форме. Полученный сплав назвали нитинолом, а класс веществ с таким свойством — материалами с памятью формы.

Читайте также:
Чем обработать пол в бане от влаги, плесени и огня?

Волшебная трансформация обычно происходит при нагревании. Точка фазового перехода у каждого сплава разная. К примеру, нитинол способен изменить свою форму при температуре чуть выше комнатной. Более современные материалы иногда имеют две точки фазового перехода — это значит, что они могут переходить в одну форму при нагревании и в другую — при охлаждении. В случае нитинола, увы, при каждой трансформации часть атомов дезертирует. Но сейчас существуют более стойкие соединения. Одно из них в 2015 году создали ученые Экхардт Квандт и Манфред Вуттиг. Их сплав способен до 10 млн раз возвращаться в исходное положение, не теряя при этом атомы.

Некоторые сплавы «вспоминают» свою изначальную форму, даже если их многократно скрутить или изогнуть. Такое свойство называют псевдоэластичностью, или суперэластичностью. Во время трансформации молекулы меняют положение. С точки зрения физики это похоже на переход воды из жидкого в газообразное или твердое состояние, только в случае сплавов материал сохраняет твердость, так как расстояние между молекулами по-прежнему остается небольшим.

В авиационную индустрию сплавы с памятью формы впервые попали в 1969 году. Их использовали для создания труб в гидравлической системе летательного аппарата F-14.

Сейчас такие материалы в основном используются в системах оповещения о пожаре — при нагревании детали из них меняют форму. Суперэластичные сплавы также нашли применение в медицине — из них делают регулируемые катетеры и проволоку для ортодонтического лечения.

Memory foam

За свою полувековую историю лаборатория NASA произвела на свет около 2000 изобретений, которые оказались полезны в сельском хозяйстве, промышленном производстве, сфере здравоохранения и IT. Среди вещей, технологий и материалов, разработанных изначально для космических миссий, — замороженные продукты, противопожарное оборудование, спасательное одеяло, ручной пылесос, кохлеарный имплантат и memory foam (дословно «пена с памятью»).

Memory foam — еще один материал, умеющий возвращаться в исходное состояние. Если металлические сплавы удивляли своей прочностью, то главный козырь memory foam — мягкая, обволакивающая структура и способность выдерживать большой вес. Изначально материал называли «пеной, которая медленно выпрямляется» (slow spring back foam). Инженеры NASA использовали ее для сидений внутри космического корабля. Задачей такого наполнителя было смягчить удар при экстренном приземлении или крушении и увеличить шансы экипажа на выживание. Новый материал был востребован и в авиации.

По словам одного из ученых, принимавших участие в его создании и испытаниях, кресло из memory foam с большой вероятностью могло пережить крушение самолета. Кроме того, как выяснилось позже, чудесная пена также обеспечивала комфорт при длительном сидении, так как вес тела распределялся более равномерно.

В 1990-е годы мягкий материал с памятью формы появился и на американском потребительском рынке. Из memory foam стали производить матрасы, быстро завоевавшие популярность. С одной стороны, их рекомендуют при бессоннице и болях в спине, с другой, ругают за синтетический состав, который может оказаться небезопасным для здоровья.

Аэрогель

Аэрогель — материал настолько необычный, что его неоднократно заносили в Книгу рекордов Гиннесса. Он пористый и на 99,8% состоит из воздуха, а его плотность всего в три раза больше плотности воздуха, то есть весит такой «замороженный дым» меньше перышка. Если поместить аэрогель перед листом бумаги, он практически полностью сольется с фоном. Материал сложнее разглядеть, чем стекло, несмотря на то что он менее прозрачный. Это связано с тем, что у аэрогеля низкая плотность, поэтому свет почти не преломляется, проходя через материал, объясняет эксперт по материалам Марк Медовник в книге Stuff Matters. По этой же причине на поверхности «желе» едва ли можно заметить отражение.

Другое поразительное свойство этого желеобразного вещества — способность противостоять жару. Он считается лучшим изоляционным материалом в мире.

Несмотря на все свои удивительные качества, из-за больших производственных затрат аэрогель был невыгоден для использования в промышленности и потребительских товарах. Однако он оказался необходим для нужд науки и космонавтики. В NASA легкий материал действительно пригодился для изоляции, а исследователи из ЦЕРН с его помощью смогли изучить эффект Вавилова — Черенкова. Американские космонавты нашли ему еще одно необычное применение: с его помощью собирают космическую пыль. Ни один другой известный людям материал не смог бы справиться лучше с этой задачей, поскольку метеориты летят на огромной скорости, а достигая атмосферы, нагреваются до экстремально высоких температур. К счастью, специальная космическая «ракетка» из аэрогеля может аккуратно поймать частицы и помочь благополучно доставить их на Землю для изучения.

Самовосстанавливающиеся материалы

По подсчетам ученых, вокруг нашей планеты кружится более 128 млн обломков пришедших в негодность кораблей, спутников и других технических объектов. Космический мусор может повредить корпус ракеты или спутника. Чтобы избежать такого исхода, пригодился бы материал, способный выдержать столкновение с твердым предметом. Благодаря стараниям инженеров NASA материал, способный самостоятельно залатать образовавшиеся дыры, недавно стал реальностью.

Читайте также:
Линолеум для стен: отличия, характеристики, преимущества и недостатки, особенности монтажа

Идея самозаживляющейся поверхности была вдохновлена биологическими системами. Используя кровяные клетки в качестве заплатки, живые организмы умеют восстанавливать кожный покров после небольших ранений. По такому же принципу работают и самовосстанавливающиеся материалы. Их существует два типа. Первый тип — это композиты, у которых «лечащие» частицы не входят в состав матрицы и активируются в случае повреждения поверхности. У второго типа клейкие частицы относятся к компонентам матрицы, а процесс заживления основан на межмолекулярных связях материала и зачастую не зависит от непосредственного физического контакта с инородным объектом.

Один из таких материалов произвели в NASA в 2015 году: между двумя твердыми слоями полимера находилась прослойка из жидкой резины. Когда во фрагмент умного материала на большой скорости врезался острый объект, резина начинала затвердевать под воздействием высвободившейся в результате удара энергии. В представленном ниже видео пулевое отверстие на образце умного полимера легко и быстро затягивается.

Трехмерная печать

В ракетостроении особенно ценятся легкие материалы, поэтому инженеры и химики из NASA постоянно ищут более современные и невесомые вещества. Подойти к материаловедению с новой стороны в начале XXI века позволила трехмерная печать. С ее помощью можно контролировать структуру материала и задавать ему любую форму, таким образом управляя и весом полотна.

В 2015 году команде инженеров NASA под руководством Рауля Полита Касильяса удалось создать металлическую «ткань». Прототип материала внешне похож на кольчугу, состоящую из соединенных между собой небольших пластинок. Только в отличие от кольчуги он собирается машиной, а не вручную. «Ткань» печатается слой за слоем. Такой процесс называется аддитивным производством. В самой лаборатории технологию называют четырехмерной: инженеры могут запрограммировать не только геометрию, но и функцию материала.

Источник

Космическая кольчуга легко гнется и обладает достаточной прочностью при растяжении. Кроме того, она наделена пассивной терморегуляцией: одна сторона полотна отражает свет, а другая, наоборот, поглощает.

Благодаря этим свойствам материал можно использовать для создания антенн и других складных устройств. «Ткань» также подойдет для изготовления щитов, защищающих корабль от осколков метеоритов, и костюмов космонавтов.

Ученые полагают, что такая технология позволит производить материалы не только на Земле, но и непосредственно во время пребывания в космосе. Допустим, для ремонта одного из бортовых приборов необходима деталь, которой у экипажа нет. С помощью 3D-принтера ее легко можно создать прямо на космическом корабле. Первые эксперименты в этом направлении уже проводятся: например, Китай в прошлом году успешно протестировал возможности трехмерной печати в невесомости и продемонстрировал два образца, выполненных из карбонового композитного полимера.

Американский стартап Relativity Space предлагает и вовсе на 3D-принтере печатать сами ракеты. В компании сообщают, что на сбор ракеты уйдет всего 60 дней. Испытания первой экспериментальной модели запланированы на 2021 год. В будущем, надеются в Relativity Space, космический корабль можно будет распечатать и на Марсе.

Внеземные материалы

Отдельных энтузиастов вроде Илона Маска и представителей NASA не покидает мысль о покорении Марса. Но чтобы выжить на далекой планете и построить там город, понадобится целый набор различных материалов. Как решить эту проблему, если на ракете существуют строгие ограничения по весу перевозимого груза? Предприимчивые инженеры и ученые утверждают, что всё не так безнадежно, как сперва кажется.

Из атмосферы Марса можно добыть углерод и использовать его для изготовления пластика или в качестве источника энергии. Необходимые для жизни азот, кислород и водород содержатся в азотном и углекислом газе, ледяной воде и зонах вечной мерзлоты. Так что их с большой вероятностью тоже удастся извлечь, опираясь на достижения химии и физики.

Для строительных нужд можно приспособить глинистые породы, которые в изобилии присутствуют на поверхности Марса. А в горных породах планеты можно обнаружить множество минералов, в том числе железо, титан, никель, серу и кальций. Кроме того, судя по пробам, взятым космическим аппаратом «Викинг», основной компонент стекла — диоксид кремния — является самым распространенным элементом на Марсе.

Вполне вероятно, что в недрах далекой планеты таятся и другие ценные материалы, о которых мы пока не знаем. Если вслед за Маском всерьез поверить в перспективу проживания на Марсе, то легко представить, что будущих материаловедов ожидает немало сюрпризов, сложностей и открытий. Ведь новые условия жизни потребуют не только адаптации известных нам технологий, но и изобретения абсолютно новых материалов.

Чем обработать столбы для забора из дерева, чтобы они не сгнили от влаги в земле: пропитка

Столбы из дерева – надежная опора любому заборному полотну: металлическому, бетонному, деревянному. Забота об ограждении начинается задолго до монтажа. В первую очередь следует позаботиться о том, чем обработать столбы для забора на даче, чтобы они не сгнили в земле.

Ведь незащищенная древесина быстро приходит в негодность при длительном воздействии влаги, которая находится в грунте. Обработка столбов для забора из дерева от гниения и влаги продлевает срок эксплуатации опор до 15–20 лет.

Предварительные работы

Природа постоянно испытывает ограждения на прочность. Резкая перемена погоды, жара, обильные осадки, насекомые разрушают древесину, превращая в труху. Столбики – это основа конструкции. Чтобы они не сгнили, специалисты рекомендуют обрабатывать опору до монтажа.

Читайте также:
Огнезащитная обработка чердачных помещений

Антисептики для обработки

Отвадить от деревянных конструкций непрошеных гостей – обязательное условие долговечности забора. Насекомые, их личинки, бактерии и грибы не испортят древесину, если пропитывать ее антисептиком.

Выбирают специальное средство обработки по следующим критериям:

  1. Безопасность ингредиентов. Антисептики производят из натуральных и синтетических компонентов. Чтобы обработать столбы, следует покупать сертифицированную продукцию, состав которой безвреден для человека и животных.
  2. Компоненты, обеспечивающие огнестойкость. Антипирены защитят элементы конструкции, расположенные вблизи открытого огня или электропроводки. Расход средства с антипиренами достаточно ощутимый, что следует учитывать при закупке материала.

Не менее значимы:

  1. Глубина проникновения при обработке дерева. Средства глубокой пропитки проникают в самую середину бруса, а грунтовки используют только в качестве основы под окрашивание.
  2. Адаптация к наружным работам. Подобные пропитки увеличивают устойчивость древесины не только к нападению паразитов, но и к погодным условиям.
  3. Красящие пигменты. Антисептические пропитки способны придавать дереву необходимый оттенок без дополнительного окрашивания. Существуют средства с отбеливающим эффектом, чтобы при обработке деревянных столбов устранить серый грибковый налет.

Прежде чем пропитать деревянные столбы для забора антисептиком, заготовки очищают от остатков коры.

Нижнюю часть бруса обрабатывают особенно тщательно и просушивают на открытом воздухе, чтобы внутри сердцевина не осталась влажной.

Работа с антисептиком требует соблюдения мер предосторожности, потому что препараты токсичны. Во время обработки столбов из дерева надевают защитные очки, респиратор и перчатки. Средство наносят на столбики на свежем воздухе.

Грунтовка

Грунтование – это дополнительная защита древесины от вредителей. Обрабатывая дерево, грунтовка образует на поверхности доски водонепроницаемую пленку, которая не дает осадкам проникать внутрь. Кроме того, использование пропитки уменьшает расход красителя при обработке столбов.

Защита подземной части

Особенно страдают деревянные опоры без обработки в местах контакта с землей, где отсутствие вентиляции создает благоприятные условия для возникновения гнили. Большую ошибку совершают дачники, оборачивая нижнюю часть столба рубероидом. Вода, попадая в зазоры, быстро портит древесину.

Гидроизоляцию столбов для забора проводят проверенными и доступными методами:

  1. Березовый деготь для обработки стоек забора из дерева получают из нижней части ствола березы, где повышено содержание смол. Средство имеет тягучую консистенцию, приятный запах и абсолютно безопасно для человека. Березовый деготь на воздухе превращается в плотную пленку, не пропускающую влагу.
  2. Машинное масло предотвращает гниение от сырости в земле, поскольку отработка содержит губительные для грибков кислотные соли. Опору промазывают теплым маслом в несколько слоев, тщательно обрабатывая торцы и трещинки.
  3. Битумная пропитка требует предварительной подготовки опоры. Прежде чем обработать подземную часть, ее сначала обжигают на открытом огне, создавая обугленный слой. Затем наносят битум в два приема, выдерживая интервал между ними в 24 часа. Работы по гидроизоляции столбов проводят в сухую погоду.

Дачники, ищущие, чем защитить деревянные столбы для забора от гниения в земле, но не доверяющие народным методам, могут провести гидроизоляцию деревянных столбов современными средствами. Для такого антисептирования столбов из дерева пользуются пастами, мастиками, битумными смесями.

Специальные составы обработки от гниения в земле наносят в несколько слоев, соблюдая инструкцию. В итоге основание бруса покрывается плотной защитной пленкой, которая надежно защитит древесину от порчи в течение 10–15 лет.

Покраска

Нанесение краски – финальный этап обработки. Современные краски не только делают столбы и ограждение живописным, но и защищают доски от гниения. Наносят покрытие в несколько приемов с перерывом в 24 часа, чтобы предыдущий слой успел высохнуть.

Главное, придерживаться правил нанесения. Например, чтобы не гнили деревянные столбы для забора, не следует трудиться в жару, потому что краска быстро просохнет и не успеет создать защитную пленку.

Любители натуральности предпочитают работать с лаком. Он покрывает столбики прозрачной пленкой. В продаже имеется несколько разновидностей подобной обработки:

  • акриловые;
  • алкидные;
  • масляные.

Лак для покрытия элементов забора должен иметь пометку «для наружных работ». Это означает, что продукт после обработки дерева не разрушается под влиянием осадков, ультрафиолета и перепадов температур.

На вертикальные столбы лак наносят перекрестными движениями с помощью тонкой кисти или пульверизатора, которые обрабатывают даже труднодоступные места.

Как правило, хватает 1–2 слоев, чтобы деревянная поверхность стала идеально гладкой.

Краска

Составы для наружных работ, представленные на строительном рынке, изготавливают на различных основах. От этого зависит выбор материала:

  1. Масляные краски готовятся на основе олифы, которая при обработке связывает частички красящего минерального порошка. Пигмент со временем оседает на дно банки, поэтому краску во время работы приходится периодически перемешивать. Масляные краски создают плотное защитное покрытие, но имеют слабую стойкость к ультрафиолету. Используют их для обработки поверхностей столбов, которые не освещены прямыми солнечными лучами, чтобы в тени они не начали загнивать.
  2. Алкидные красители покрывают древесину столбов эластичным и долговечным слоем. Обработанная поверхность полностью высыхает за 6–12 часов. Алкидные краски подходят для наружных работ по дереву и металлу. Однако у данного вида красителя для заборов очень высокий показатель горючести, что снижает пожарную безопасность. Максимальный срок эксплуатации покрытия столбов составляет 5–6 лет.
  3. Акриловые краски для обработки считаются самыми экологичными, потому что производятся они из водорастворимых составов. Компоненты во время работы не выделяют неприятных запахов. Акриловый краситель после покраски столбов и забора защищает древесину от погодных явлений и ультрафиолета, не теряя со временем изначального цвета. Обрабатывают красителем забор со столбами только в теплую погоду, потому что при низких температурах водорастворимая основа замерзает.
  4. Резиновые (латексные) краски – усовершенствованный вариант акриловой продукции. Латексное покрытие после обработки столбов формирует на поверхности эластичное пленочное покрытие, устойчивое к агрессивному воздействию погоды, ультрафиолета и микроорганизмов. Резиновая краска абсолютно безопасна для человека, поэтому индивидуальные средства защиты не понадобятся. Окрашенные изделия можно мыть с использованием щелочи. Единственным недостатком является высокая цена.
Читайте также:
Хвойные плиты «Изоплат»: свойства и особенности материала

Тонкости выбора цвета забора

Цветовая палитра красок помогает украсить участок, расставить акценты. Например, с помощью светлых оттенков обработанного забора можно визуально расширить пространство, придать ограждению масштабность. Яркая расцветка столбов после обработки и покраски привлечет внимание к отдельным элементам, сделает «изюминкой».

Цвет защищает конструкцию от внешнего воздействия. Светлые оттенки хорошо противостоят ультрафиолету, поэтому обработанные деревянные элементы слабо нагреваются в сильную жару.

Серый цвет столбов и забора, в отличие от белого, не желтеет со временем, и пыль на нем практически незаметна. Внешний вид серой конструкции требует обновления гораздо реже белого, даже если ее правильно обработать и покрасить.

Обновление старой изгороди

Забор, который прослужил своим хозяевам несколько лет, нуждается в своевременной реставрации. Специалисты рекомендуют проводить обработку и обновление изгороди каждые 2–4 года, чтобы продлить срок эксплуатации.

Перед тем как обработать деревянный забор, необходимо осмотреть детали конструкции. Если столбики или доски начали гнить, то их меняют на новые.

В качестве материала подходят брусья из дуба, бука, лиственницы, сосны.

Древесина у этих пород плотная, поэтому они практически не сгнивают при воздействии влаги. Насекомые также стараются обходить стороной подобные конструкции после обработки антисептиками.

Прежде чем обработать деревянные столбы для забора краской от гниения и влаги, с них тщательно удаляют предыдущее покрытие с помощью железного скребка. Очищенную поверхность обрабатывают антисептиком и грунтовкой, чтобы она не сгнила от влаги, а затем переходят к окрашиванию.

На форумах советуют не менять разновидность красящего покрытия, потому что краски не всегда сочетаются между собой. Если столбы и забор из дерева изначально были покрашены масляной краской, то и реставрацию проводят тем же составом.

Чем обработать столбы для забора, чтобы они не сгнили?

Дерево остается самым распространенным строительным материалом, который владельцы загородных домов и коттеджей применяют для сооружения различных ограждений на участке. Гармонично будет выглядеть плетень между зоной отдыха и грядками возле коттеджа, красивый деревянный забор вокруг загородного дома или невысокий деревянный штакетничек вокруг клумб во дворе. Но ничем не защищенная древесина подвержена быстрой порче из-за постоянного взаимодействия с дождем, ветром, снегом, солнцем.

На затененных участках во дворах коттеджей, в местах с повышенной влажностью доски быстро теряют первоначальный вид и покрываются плесенью или поражаются грибком. Чем обработать столбы для забора и саму дощатую ограду загородного дома для того, чтобы они сохраняли свой привлекательный вид не один год? Существует много доступных способов обработки древесины, хотя, например столбы для забора требуют применения разных защитных средств для наружной части и той, которая заглубляется в землю.

Типичные ошибки при установке деревянных столбов

Изначально важно понимать причины, по которым опорные столбы для забора приходят в негодность и чем их нужно обрабатывать. Происходит это, прежде всего, под воздействием влаги, которая пропитывая древесину, создает «хорошие» условия для развития всевозможных бактерий. И если верхушка столба под солнцем и ветром успевает высыхать, то в месте соприкосновения с влажной землей процесс становится необратимым. Дерево начинает гнить, покрывается плесенью, там заводятся насекомые-вредители. Процессы гниения в нижней части столба проходят несколько медленнее, но неотвратимо. Нет лучшего способа предотвратить этот процесс, чем обработать столбы для забора антисептиками и гидроизолировать их нижнюю часть.

К типичным ошибкам дачников при установке деревянных столбов следует отнести неправильный выбор и установку бревна, а также несоблюдение правил обработки подземной части.

При выборе столбов следует обратить внимание на общее состояние древесины – отсутствие признаков гнили, посинения, вредителей. Влажность древесины не должна превышать 15%. Бревна перед обработкой антисептиками нужно ошкурить и просушить.

Важно определить, где у бревна верх, а где низ, поскольку столб вкапывать нужно всегда комлем вверх. Это предотвращает «подсос» воды через капилляры.
Ни в коем случае не оборачивайте обработанный конец дерева рубероидом, так как при попадании влаги в такой «стакан», она навсегда остается там, создавая условия для гниения.

Обработку деревянных столбов нужно препаратами, обладающими антисептическими, влагозащитными и огнезащитными свойствами.

Составы для обработки подземной части столбов

Существует множество народным методов, как и чем обработать столбы для забора.

Вот несколько из них:

  • Обмазка березовым дегтем или еловой живицей (самый старый и проверенный способ).
  • Обработка отработанным автомобильным маслом (наиболее дешевый способ). Масло наносят в несколько слоев в подогретом состоянии, тщательно пропитывая все торцы и трещины. 90% состава отработки — минеральное масло — хороший водоотталкивающий антисептик. Содержащиеся в отработке кислотные соли убивают любой грибок в древесине.
  • Обжиг и обработка битумом. Ту часть бревна, которая будет закапываться в землю можно обжечь либо на костре, либо газовой горелкой, создав обугленный слой в несколько миллиметров. Обожженную часть обрабатывают расплавленным гудроном или битумом.
Читайте также:
Преобразователь ржавчины Цинкарь: состав, назначение, инструкция по применению

Защитный слой наносится в два приема, чтобы каждый слой битумной пропитки мог затвердеть, нужно выдержать период высыхания первого слоя около суток. Битумная пропитка имеет соответственно черный цвет, поэтому ею обрабатывайте лишь ту часть деревянного столба для забора, которая будет спрятана в земле.

Не рекомендуется наносить битумную пропитку на деревянные столбы во время тумана или дождя.

На строительном рынке предлагают также всевозможные синтетические гидроизоляционные составы – мастики, пасты и т.д. Например, битумные смеси Биом-2 или «Ижора», несколько слоев которых в соединении со стеклосеткой и защитной пленкой создают прекрасную гидроизоляцию с высокими защитными свойствами, рассчитанными на 10-15 лет эксплуатации. Причем 15-ти килограммовое ведро такой смеси стоит всего 450 рублей.

Неомид 430 эко – консервирующий невымываемый антисептик для наружного применения, который обеспечивает максимальную защиту древесины при длительном контакте с грунтом и влагой. Защищает от поражения дереворазрушающими и деревоокрашивающими плесневыми грибами, водорослями, мхами, а также насекомыми-древоточцами на срок до 35 лет.

Устанавливать необработанные столбы категорически не рекомендуется.

Пошаговая инструкция по установке и защите опорных столбов

Определяем где у бревна комель и помечаем, что это будет верхушка столба. Прежде чем приступить к установке столбов для забора, следует обработать его нижнюю часть проникающим антисептиком на высоту 1,5 метра. Лучше путем погружения на два дня в 5% раствор медного или железного купороса. Можно применить также 5% раствор бихромата калия в 5% серной кислоте, оставшимся раствором нужно будет пропитать грунт вокруг вкопанного столба. Это обеспечит противогрибковую защиту на 15-20 лет.

После пропитки антисептиком, закапываемая часть обрабатывается одним из видов гидроизоляции (битум, гудрон, мастика, отработка и т.д.).

Производим процесс установки столба. Существует несколько различных способов, часть из которых предусматривает дополнительную защиту столба от взаимодействия с влажным грунтом.

Вариант первый (самый дешевый). Обработанный конец столба закапывают в грунт и тщательно утрамбовывают. Через несколько лет нужно обязательно проверить его основание на предмет появления грибка или гнили.

Вариант второй. Готовят лунку глубиной чуть более метра и вдвое шире диаметра столба. Дно засыпают гравием, затем устраивают по периметру «стакан» без дна из геотекстиля или другого нетканого материала, который предохранит засыпку из гравия от забивания землей. Все пространство засыпают не грунтом, а гравием или бутом, тщательно утрамбовывают и проливают отработкой.

Вариант третий (наиболее дорогой, поскольку к расходам добавляется приобретение труб). Использование гильзы из металлической или асбестоцементной трубы, в которую вставляют деревянный столб. Поскольку гильза возвышается сантиметров на 10 над уровнем земли, то дерево не будет иметь непосредственного контакта с грунтом, а значит и подвергаться процессам гниения.

Процесс установки деревянного столба в гильзу требует тщательности и времени. Чтобы столб не провалился внутрь, следует подбирать обрезок трубы (100 см) диаметром меньше, чем диаметр столба примерно сантиметров на 10. Бревно укладывают на козлы и на высоте около 30-40 делают круговой пропил, а затем при помощи топора снимают необходимый слой. Получившийся цилиндр должен входит в трубу свободно.

Сначала эту часть столба пропитывают олифой или отработкой, дают просохнуть в течение нескольких дней. Затем на костре разогревают гудрон до жидкого состояния, стесанный конец столба кистью густо обмазывают горячей массой и насаживают обрезок трубы. Щель между деревом и трубой и нижнюю часть столба также обрабатывают гудроном. Закапывают получившийся столб так, чтобы верх трубы немного выступал над поверхностью земли.

Пропитка видимой части столба антисептиком и нанесение основного покрытия (краска, лак). Чтобы дополнительно защитить столб, специалисты рекомендуют закрыть его крышкой из жести.

Защитные покрытия для видимой части столба

Верхняя часть столба, которая находится над уровне земли, также требует особой защиты как антисептиками, так и защитными лакокрасочными составами. Чтобы понять, чем обработать столбы для забора, определитесь с видом покрытия. Если важно сохранить текстуру дерева, то на рынке давно зарекомендовали себя такие покрытия как Pinotex или Belinka, Биотекс, лак АВИС тимберкоат.

Если планируется нанесение краски, то подойдет как простая масляная краска отечественного производства на основе цинковых белил, так и краски для дерева крупнейших зарубежных производителей «Tikkurila» (Финляндия), «Selena» (Польша), «Alpa» (Франция), «Akzo N. V.» (Нидерланды), «Belinka Belles» (Словения).

Перед нанесением слоя краски дерево всегда грунтуют.

Лакокрасочное покрытие следует обновлять каждые три-пять лет, чтобы уберечь дерево от гниения и порчи насекомыми.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: