Техника - молодёжи 2008-05, страница 6
АНОТЕХНОЛОГИИ 2008 №05 ТМ нои устойчивостью и в состоянии выдерживать огромные механические нагрузки, на порядки превосходя по прочности все известные материалы. Но это ещё не всё. Тот же профессор Якобсон, изучая с группой специалистов университета Райса (Хьюстон, штат Техас) поведение УНТ при нагревании и облучении, установил их предрасположенность к образованию «дефектов 5-7-7-5» и при этих воздействиях. Причём оказалось, что под воздействием растягивающего усилия они перемещаются по поверхности повреждённых УНТ, ликвидируя большие дефекты! По мере движения «дефектов 5-7-7-5» по поверхности УНТ выделяется газообразный углерод. Микродефекты двигаются независимо, перегруппировывая атомы; там, где прошёл дефект, реставрируется изначальная форма поверхности с характерным гексагональным расположением углеродных атомов. Однако есть и проблема — как ликвидировать сам «дефект 5-7-7-5» после того, как он сделает свою полезную работу. При достижении конца УНТ дефект разворачивается и начинает двигаться в противоположном направлении. Остановить его может только другой такой же дефект, движущийся ему навстречу. При встрече они взаимно гасятся. Что ж, никто и не говорит, что все задачи уже решены. Но многие решаются. Так, учёные из Национального института передовой промышленной науки и технологии (Цукуба, Япония) предложили новый способ соединения УНТ путём пропускания через них электрического тока. Исследовалась возможность создания последовательных, Т-образных и Y-образных контактов между УНТ. Наибольший успех достигнут для последовательного — «шапка к шапке» — соединения трубок, как раз такого, которое в первую очередь нужно для создания троса для космического лифта. При достижении значений напряжения и тока 1,6 В и 6 мкА соответственно (плотность тока 7x108 А/см2) две УНТ сливались в одну. Все 13 проведённых опытов оказались успешными. Повторяемость пороговых величин тока и напряжения указывает на акти-вационный характер процесса. Само «сваривание» объясняется так. Углеродные пятиугольники, имеющиеся на «шапках» УНТ, при слиянии преобразовываются в шестиугольники за счёт цепочки последовательных трансформаций Стоуна-Уэльса, энергия активации которых, как уже говорилось выше, составляет несколько электронвольт. Источником этой энергии является джо- т Рис.3. Космический лифт НАСА (современная реконструкция) улев нагрев до 600-1200 К и, возможно, процессы электромиграции. Для такого же соединения УНТ с различными диаметрами (например, 2 и 3,2 нм) просто пропускать через них ток оказалось недостаточно. В трубки были внедрены наночастицы вольфрама, которые, двигаясь под действием тока к области контакта, способствовали переориентации сетки межуглеродных связей на «шапках» и формированию гладкой «перемычки» между УНТ, то есть фактически играли роль катализаторов, понижающих активационный барьер. Для полноты картины отметим, что из восьми попыток получить Т-образное соединение УНТ удалась лишь одна. Теперь можно вернуться к космическому лифту. В НАСА занимаются этим проектом вполне серьёзно, и уже не первый год. Основные сооружения — плавающая платформа в Тихом океане; космический аппарат на геостационарной орбите, в несколько раз превосходящей по величине современные орбитальные станции; трос с подвижной капсулой грузоподъёмностью 13 т (рис. 3) В 2003 г. считалось, что все необходимые технологии появятся через 2 года, а реализация проекта обойдётся в 20 млрд долларов, из них 13 млрд будет стоить трос из нанотрубок в виде ленты из УНТ шириной 75 см и толщиной в бумажный лист. Расчётная нагрузка на эту ленту — 62,5 ГПа, при которой она должна удлиниться примерно на 10% (рис. 4). Базовую платформу решено расположить недалеко от острова Науру, где никогда не бывает штормов. Срок готовности системы назывался — 2030 г. Интересен принцип подачи энергии на капсулу лифта: запитка производится с базовой платформы при помощи сверхмощного лазера на свободных электронах, луч которого попадает на панель фотопреобразователей и превращается в электроэнергию. В публикациях 2004-05 гг. встречаются и другие цифры: срок ввода в эксплуатацию — 2019 г., грузоподъёмность — 20 т, зато общая стоимость — $50 млрд. Не очень понятно, почему срок «сдвинут влево» - ведь говорить о том, что необходимые технологии освоены (см. выше), до сих пор не приходится. Что же касается расходов, то, по оценкам отечественных специалистов, они могут на порядок превзойти те 50 млрд, о которых говорят американцы. Что ж, увеличение стоимости крупных космических программ в процессе их реализации — это, как говорится, эмпирический факт... Владимир Мейлицев Советуем прочитать: Альманах «Понимая Нанотехноло-гию» (через www.interface.ru) Википедия: ru.wikipedia.org Интервью, взятое Антоном Первушиным у Юрия Арцутанова (с сайта epizodsspace.testpilot.ru). Сборники «Авиационно-космические I |
