Прозрачный алюминий — материал для окон на военной и научной технике
9 марта 2023, четверг 01:20
word_master [ ] для раздела Блоги
Фото с сайта: 9111.ru
Немного истории:
Этот необычный материал был впервые разработан в 1980-х годах Военно-воздушными силами Соединенных Штатов и широко использовался в военных целях, таких как броня и окна для высокоскоростных самолетов. Материал чрезвычайно твердый и долговечный, с высокой температурой плавления, что делает его идеальным для применения в условиях высоких нагрузок.
Фото с сайта: celoft.ru
Секрет столь интересного свойства кроется в уникальном и запатентованном методе его. Прозрачный алюминий изготавливается путем обработки алюминиевого порошка под высоким давлением и при высокой температуре, в результате чего он превращается в поликристаллический керамический материал с уникальной кристаллической структурой, пропускающей свет.
И кому же он такой нужен?
Помимо военных целей, ради которых он, собственно, изначально и был создан, своё наиболее широкое применение он отыскал сфере производства сверхпрочных окон, которые устанавливаются на подводные лодки, сверхзвуковые самолёты, а также другие транспортные средства, где важна видимость и прочность. Ничуть не меньший интерес к прозрачному алюминию проявляется и у многих ведущих производителей научного оборудования, AlON широко используют для производства ячеек высокого давления, аэрокосмических компонентов, куполов ракет и сенсорных окон.
А минусы сегодня будут?
Основным недостатком прозрачного алюминия является его, без сомнения, просто огромная стоимость, вызванная сложной запатентованной процедурой производства ещё сильно далёкой от совершенства. К слову, ценник маленького кусочка 8х8 см, изображённого на первой картинке, переваливает за 85$, а по некоторым источникам и вовсе за все 120$. Очевидно, что промышленное использование AlON неслабо удорожит абсолютно все проекты, прямо или, даже косвенно зависящие от его использования.
рекомендации
В целом, прозрачный алюминий может использоваться в самых разных областях, где требуется высокий уровень прочности, долговечности и прозрачности для видимого света. Однако его высокая стоимость и не совершенность современной технологии изготовления делают его перспективным материалом лишь для хорошо проспонсированных проектов, возможно, для уже очень скорого для нас будущего!
Подпишитесь на наш канал в Яндекс. Дзен или telegram-канал @overclockers_news — это удобные способы следить за новыми материалами на сайте. С картинками, расширенными описаниями и без рекламы.
Оценитe материал
интересные изобретения
предыдущая запись
следующая запись
Лента материалов
Обзор веб-камеры Streamplify CAM
Обзор и тестирование видеокарты MSI GeForce RTX 4080 Suprim X
Главные игры марта 2023 года
Обзор и тестирование процессорных кулеров Mastero
Обзор микрофона Streamplify MIC ARM
Обзор и тестирование видеокарты MSI GeForce RTX 4070 Ti Suprim X
Обзор и тестирование материнской платы MSI MAG B760M Mortar WIFI
Обзор и тестирование видеокарты MSI GeForce RTX 4080 Gaming X Trio
Обзор и тестирование смартфона Doogee V Max
Обзор и тестирование мини-ПК Geekom MiniAir 11
Интересные материалы
Возможно вас заинтересует
Эффективная реклама для вашего бизнеса
Как решение МУС вынудит Южную Африку войти в российскую сферу влияния
Пригожин сообщил о контроле 70 % Бахмута и предупредил о готовящемся контрнаступлении ВСУ на данном направлении
Ryzen 7 5800X3D против Ryzen 7 7700Х – нелёгкий выбор между потенциалом и выгодной стоимостью сборки
Видеокарты в РФ сильно подешевели, но геймеры ничего не заметили – GeForce RTX 4090 скинула $360
Украина поставила 4 двигателя для турецкого вертолёта – почему «Мотор Сич» до сих пор не уничтожена
Авторы ремейка «Готики» по-прежнему надеются выпустить проект в следующем году
Искусственный интеллект GPT-4 попытался сбросить виртуальные оковы и стать человеком в реальном мире
Минобороны Турции показало огромный стелс-беспилотник ANKA-3 — конкурента российского С-70 «Охотник»
В сеть утёк скриншот GTA 6, демонстрирующий город в ночное время суток
История 100 миллионов лет трансформации Земли за 21 секунду
Исследование: почти треть работодателей России ожидает сокращения сотрудников до конца 2023 годаМакедония отправила в Украину сразу 4 истребителя Су-25 – все самолёты оказались в нерабочем виде
Глава Индонезии призвал отказаться от западных платежных систем, ссылаясь на санкции против Москвы
Появление часов Huawei Watch 4 Pro на сайте Bluetooth SIG показало поддержку Bluetooth 5. 2
США опубликовали кадры транспортировки ядерной боеголовки МБР с одной авиабазы на другую
ЧВК «Вагнер» ожидает контрнаступление ВСУ и просит помощь у Шойгу
Тайваньские разработчики чипов стараются не иметь дела с китайскими клиентами
Украинским танкистам выдали заминированные Challenger 2 – британские секреты не попадут в руки РФ
Новый пакет военной помощи от США включает в себя ракеты, используемые истребителями F-16
Core i5-12400F или Ryzen 5 5600X — что выбрать в игровой компьютер с видеокартой GeForce RTX 3060
Почему Украина может согласиться на мирный план Китая
Как правильно обслужить видеокарту и сделать её холодной — замена термопрокладок и термопасты
Какого объема SSD нужен игровому ПК и какие модели можно купить в 2023 году
Wi-Fi 7 — будущее беспроводной связи или бесполезная пустышка
Китай прокомментировал «Удар возмездия» России и уничтожение «Кинжалом» тайного бункера НАТО в Киеве
Что происходит с CarX Street и ее ПК-версией
Практически бесплатный способ обновить свой компьютер — итоги написания статей на Overclockers
Краткий обзор и тест видеокарты Afox GT 1030
Обзор полезных мелочей и инструментов для компьютера, которые я собирал 20 лет
Прозрачный алюминий как замена бронестеклу — новейшие разработки
Опубликовано: 05 июля 2018
Оксинитрид алюминия (или AlON) представляет собой керамику, состоящую из алюминия, кислорода и азота. Материал является оптически прозрачным (> 80%) в ультрафиолетовом, видимом и полуволновом диапазонах электромагнитного спектра.
Разработка уникального сплава открыла новые перспективы в оборонной промышленности, науке и строительстве.
- в 4 раза прочнее, чем закаленное кварцевое стекло;
- на 85% тверже сапфира;
- почти на 15% надежнее шпинели, изготавливаемой из алюмината магния.
ALON является самым твердым доступным в продаже представителем поликристаллической прозрачной керамики. Сочетание оптических и механических свойств делает этот материал ведущим кандидатом на легкие высокоэффективные бронированные изделия, такие как пуленепробиваемые и взрывозащищенные стекла, элементы для инфракрасных оптических систем. Также из оксинитрида алюминия получают прозрачные ударопрочные окна, иллюминаторы, плиты, купола, стержни, трубки и другие изделия с использованием традиционных технологий обработки керамических порошков.
Свойства прозрачного алюминияОксинитрид алюминия обладает выдающимися характеристиками:
- Модуль упругости: 334 ГПа.
- Модуль сдвига: 135 ГПа.
- Коэффициент Пуассона: 0,24.
- Твердость по методу Кнупа: 1800 кг/мм2 при нагрузке 0,2 кг.
- Сопротивление разрушению: 2 МПа·м1/2.
- Прочность на изгиб: 0,38-0,7 ГПа.
- Прочность на сжатие: 2,68 ГПа.
- Теплоемкость: 0,781 Дж/К.
- Теплопроводность: 12,3 Вт/(м·K).
- Коэффициент теплового расширения: 4,7×10-6/°С.
- Диапазон прозрачности: 200-5000 нм.
Также ALON устойчив к радиации и повреждениям различными кислотами, щелочами и водой.
Процесс изготовленияПрозрачный оксинитрид алюминия изготавливают методом порошкового спекания наподобие других керамических материалов. Разработанный в лабораториях специальный порошок закладывают в формы и выдерживают при очень высоких температурах.
Состав смеси может незначительно варьироваться: содержание алюминия составляет примерно от 30% до 36%, что незначительно влияет на характеристики (расхождение составляет всего 1-2%).
Изготовленные изделия подвергаются термической обработке (уплотнению) при повышенных температурах с последующим шлифованием и полировкой до достижения прозрачности. Материал может выдерживать температуры до 2100 °С в инертных газах. Шлифовка и полировка существенно улучшают ударопрочность и другие механические свойства.
Please enable JavaScript to view the comments powered by Disqus.
Видео: Прозрачный алюминий — от «Звездного пути» к (почти) реальности
[Изображение вверху] С тех пор, как в 1986 году вышел четвертый фильм «Звездный путь», ученые-материаловеды задавались вопросом, можно ли создать прозрачный алюминий на самом деле. Исследования последних лет показывают, что нам, возможно, не придется ждать до 23 -го -го века, чтобы совершить сравнимый подвиг. Предоставлено: Wonder World, YouTube
За более чем 50 лет, прошедших с момента выхода в эфир первого эпизода в 1966 году, поклонники «Звездного пути» снова и снова радовались тому, что технологии, когда-то существовавшие только на телевидении, стали реальностью, от автоматических дверей до планшетных компьютеров. . И хотя некоторые из наиболее ожидаемых технологий, таких как голодеки, еще не совсем здесь (пока), одна технология, которая начала появляться в последние годы, потенциально еще более интересна для материаловедов.
Во вселенной «Звездного пути» термин «прозрачный алюминий» относится к прозрачному металлу, состоящему из элементарного алюминия.
Мы не можем создать прозрачный алюминий в реальной жизни, но мы можем приблизиться к этому с помощью двух прозрачных керамических материалов из соединений алюминия: магниево-алюминатной шпинели и оксинитрида алюминия. (Подробнее читайте в статье на обложке бюллетеня за март 2013 г.)
Оба соединения твердые и тонкие, как легендарный материал «Звездного пути», но оксинитрид алюминия, в частности, демонстрирует эти характеристики.
Оксинитрид алюминия представляет собой кристаллическое вещество, изготовленное из порошковых сплавов алюмината, которые были сильно спрессованы и нагреты до экстремальных температур. Затем керамику охлаждают, полируют и придают ей желаемую форму.
Точка выхода снаряда показана в баллистическом стекле (слева). Прозрачная керамическая броня из оксинитрида алюминия показана (справа) с выпуклостью и без выхода из снаряда. Фото: AFRLИсследовательская лаборатория ВВС США (AFRL) начала работу над оксинитридом алюминия в 2006 году в рамках программы III Закона об оборонном производстве, инвестиционного механизма, предназначенного для создания, обслуживания, защиты, расширения и восстановления отечественной промышленной базы. До сотрудничества размер самого большого окна из оксинитрида алюминия был ограничен 2,8 квадратных фута. В настоящее время керамика размером до 8 квадратных футов обычно производится корпорацией Surmet Corporation, производителем компонентов из современных материалов, под торговой маркой ALON.
«Получение восьми квадратных футов — это достижение, над которым мы работали в течение многих лет, и мы не смогли бы добиться этого без финансирования со стороны AFRL и DMS&T, а также других организаций», — Ричард Портер, руководитель производственного подразделения AFRL Manufacturing and Industrial Technologies. Дивизия, говорится в пресс-релизе AFRL. «Изготовление окна большего размера, легкого и прочного, — это огромное улучшение, позволяющее военному истребителю выполнять свою миссию».
Изучение прозрачных алюминиевых компаундов — это одно, а наблюдение за ними в действии — совсем другое. В сегодняшнем видео с YouTube-канала Wonder World вы увидите, как создается ALON, чем оно отличается от пуленепробиваемого стекла, а также узнаете о некоторых возможных применениях ALON помимо брони.
Хотите узнать больше о науке «Звездного пути» и о том, как это выглядит в реальной жизни? Всего через три недели в Лас-Вегасе проходит ежегодная конвенция «Звездный путь», и множество научных участников выстраиваются в очередь, чтобы обсудить все, от путешествий во времени до эволюции!
Предоставлено: Wonder World, YouTube
Обновление от 10.07.2019 — Название и текст обновлены, чтобы подчеркнуть, что термин «прозрачный алюминий», используемый в популярной культуре, может вводить в заблуждение. Алюминат-шпинель магния и оксинитрид алюминия представляют собой соединения на основе алюминия; они не сделаны из элементарного алюминия.
Что делать с прозрачным алюминием?
- автор: Дэн Мэлони
Выглядит как стеклянная трубка, но на самом деле это алюминий. Ну а алюминий со звездочкой рядом — это не элементарный алюминий, а материал, сделанный из него.
Мы попали в полемику о «прозрачном алюминии» в результате твита, откуда взято изображение выше. Этот твит был опубликован [Джо Питески], инженером по научным системам в Лаборатории реактивного движения в Пасадене. [Джо] сообщила, что на недавнем мероприятии JPL, посвященном технологиям, ей представилась возможность взять в руки трубку из материала, который для всего мира выглядит как часть стеклянной трубки, но был заявлен как прозрачный алюминий. [Джо] написала это в Твиттере, потому что это был интересный артефакт, с которым мало кто может поиграть, и она права, это увлекательно!
Сам материал интригует, и у меня сразу же возникли практические вопросы, например, что это за материал? Для чего это? Как это делается? И действительно ли это алюминий, сделанный прозрачным с помощью какого-то научно-фантастического процесса?
Может ли алюминий быть прозрачным?
Как и во многих других случаях в жизни, ответ на этот вопрос: «Это зависит». В данном случае это зависит от того, как вы определяете алюминий. Или, точнее, это зависит от ваших ожиданий от материала, который якобы является алюминием. Обычный старый алюминий — это широко распространенный металл со всеми ожидаемыми свойствами металлов — электро- и теплопроводностью, пластичностью, ковкостью и блеском. Вы можете расплавить его и придать ему подходящую форму, раскатать его в фольгу, чтобы обернуть бутерброд, или раздавить сделанную из него пустую банку о лоб, если вам так хочется.
Блоки ALON после полировки. Источник: Surmet Corp. Если вы ожидаете, что прозрачный алюминий будет обладать всеми этими свойствами, вы будете разочарованы. Хотя она не указывает конкретный материал, материал, с которым [Джо] пришлось иметь дело, скорее всего, был вовсе не металлом, а керамикой, называемой оксинитридом алюминия, состоящей из равных частей алюминия, кислорода и азота и известной по химической формуле. АлОН.
Керамика из оксинитрида алюминия существует с 1980-х годов, так что это ни в коем случае не новинка. Так совпало, что разработка AlON велась примерно в то же время, что и Звездный путь IV: Путешествие домой производился; именно из ставшей уже классической сцены из этого фильма, где Скотти использует мышь в качестве микрофона в попытке обменять формулу «прозрачного алюминия» на листы плексигласа, AlON и аналогичная прозрачная керамика получили свое разговорное название.
Для чего это нужно?
Несмотря на то, что это явно не металл — и не стекло; стекла — это аморфные твердые тела, а керамика — кристаллы — AlON и другая прозрачная керамика, которая была разработана с тех пор, обладают удивительными свойствами. AlON, который его производитель, Surmet Corporation, продает как неоригинальное название ALON, производится путем спекания. Порошкообразные ингредиенты засыпают в форму, уплотняют под огромным давлением и готовят при высоких температурах в течение нескольких дней. Полученный полупрозрачный материал перед использованием шлифуют и полируют до прозрачности.
Помимо оптической прозрачности, ALON еще и очень прочный. Испытания показывают, что многослойное стекло ALON толщиной 1,6″ может остановить винтовочный снаряд 50-го калибра, чего не может сделать даже 3,7″ традиционное «пуленепробиваемое» стекло. ALON также имеет лучшие оптические свойства, чем обычное стекло, в инфракрасном диапазоне; там, где большинство стекол поглощают инфракрасное излучение, ALON практически прозрачен для него. Это делает ALON отличным выбором для ракет с тепловым наведением и других ИК-приложений.
С другой стороны, ALON стоит дорого — на рынке армированного стекла оно примерно в 5 раз дороже традиционного многослойного стекла. Но у него так много преимуществ, не последним из которых является превосходная устойчивость к царапинам, что для некоторых применений это предпочтительный материал.