Здоровое питание

Как правильно питаться, что бы сохранить здоровье и похудеть, новости о здоровом питании, самые здоровые рецеты

Знакомьтесь - металлическое стекло.

20.06.2016 в 18:32

Кандидат физико-математических наук а. с. штейнберг.
Вы включаете магнитофон, но вместо музыки слышны непонятные хрипы. В мастерской слышите стандартный диагноз: износ магнитной головки. От длительного контакта с лентой она истерлась и не обеспечивает качество воспроизведения. Наверное. Многим знакома эта ситуация.


А теперь представьте себе рекламу "покупайте магнитофоны с головками из металлического стекла! "Скорее Всего Сочетание Слов"металлическое стекло" покажется вам странным. Но можете смело довериться совету рекламы - в широком ассортименте полезных свойств металлических стекол (иногда их еще называют аморфными металлами) числится и повышенная сопротивляемость износу. Что же это такое - металлическое стекло?

Стекло (обычное, а не металлическое) известно человеку давно. В огне оказалась подходящая по составу песчаная смесь, расплавилась, затем застыла и … получилось стекло. Произошло это около шести тысячелетий назад, и с тех пор область применения стекла постоянно расширялась. Но только в нашем веке стали раскрываться его секреты.

Хорошо известны два "Плотных" состояния вещества - жидкое и кристаллическое. Их внешней непохожести соответствует не менее серьезное различие в атомном строении. В жидкости атомы расположены друг относительно друга более или менее случайно, а в кристалле их расположение строго упорядочено. Одинаковые атомы расположены наподобие узлов пространственной решетки, которая называется кристаллической. Разные вещества свои характерные формы кристаллических решеток имеют. На рис. 1 изображен один из возможных вариантов.

Таким образом, если кристалл нагреть выше точки плавления, он расплавится и превратится в жидкость. В случае если расплав охладить ниже точки плавления - он вновь закристаллизуется. При этом атомы как будто "Чувствуют" приближение критического момента, когда надо перестроиться и и з жидкостного беспорядка "организовать" строгий кристалл. Все происходит так, словно дана команда "становись! " И атомы - солдаты по одному занимают свои места, выстраиваясь в определенном порядке.

И как бы "Исполнительны" не были атомы, на "построение" все-таки требуется какое-то время. Самый известны пример кристаллизации - образование льда из воды при 0\xB0 с. точно так же ведут себя при своих температурах плавления все металлы, их сплавы и тысячи других веществ. Но иногда события по необычному сценарию развиваются.

"Жизнь" атомов - это постоянное движение. Но их подвижность быстро с понижением температуры падает. Этим обстоятельством можно воспользоваться. Мы представим себе, что какой-то многорукий монстр схватил все атомы жидкости и удерживает их на месте, пока расплав не охладится до температуры ниже температуры плавления, и лишь после этого отпускает. Тогда перестроиться в кристалл атомам уже не удастся. Сама жидкость при этом загустеет и станет твердой. Такой материал и называется стеклом.

Держать атомы, конечно, нереально. Но зато можно быстро охладить жидкость. Тогда при высоких температурах (температурах плавления) атомы перестроиться не успеют, а при низких - будет уже поздно. Вспомните одну из детских игр. В ней играющие должны остаться в положении, когда их застала команда "Замри". Иногда оно бывает мучительно неестественным. Резкое охлаждение - приказ "Замереть" для атомов. В отличии от людей атомы могут находиться в "Неудобном" положении годами, веками, тысячелетиями. И если играющих оживляет команда "Отомри", то атомы пробуждаются к жизни" повторным нагревом.

Но что значит "Быстро Охладить"? Для каждого вещества ответ свой. Для смеси соды и песка "Быстро" означает уменьшение температуры на доли градуса в секунду. Такая скорость охлаждения достигается при естественном остывании расплавленной массы. Именно поэтому и сумели наши предки открыть обычное стекло. А вот для металлических сплавов "Быстро" - это действительно быстро.

Оценки показали: чтобы не дать жидкому металлическому расплаву закристаллизоваться, его надо охлаждать со скоростью миллион градусов в секунду! Разумеется, температура горячего расплава не миллион градусов. Такая скорость понижения температуры означает, что охладить расплав, скажем, от 2000\xB0с до 1000\xB0с надо за 10-3 с, то есть за одну миллисекунду. Такова цена "Остановки" атомов.

Сама идея быстрого охлаждения отнюдь не нова. Под именем закалки она была известна в древности. Свидетельствует великий Гомер: "Как Погружает Кузнец Раскаленный Топор иль Секиру в Воду Холодную, и Зашипит с Клокотаньем Железо - Крепче Железо Бывает, в Огне и Воде Закаляясь". Однако традиционные способы закалки обеспечивают скорость охлаждения только 100-1000 градусов в секунду. Для наших целей этого мало.

Оставим на время металл и зададимся вопросом: как побыстрее охладить горячий чай? Проще всего - налить его из чашки в блюдце. Тепло отдается в основном окружающему воздуху. Увеличивая поверхность соприкосновения с воздухом, мы увеличиваем скорость охлаждения. Чем более плоское блюдце мы выберем, тем быстрее остынет чай (конечно, при его неизменном объеме. Наконец, можно просто вылить чай на стол. В результате растекания жидкости площадь возрастет ее поверхности еще более. Правда, для чаепития этот прием мы рекомендовать не станем, зато в быстром остывании можете не сомневаться.

Итак, первый вывод: для увеличения скорости охлаждения следует максимально увеличить площадь поверхности контакта с теплоотводящей средой, в данном случае - с воздухом.

Но воздух отводит тепло сравнительно медленно. Хорошим проводниками тепла по справедливости считаются металла, а из них в первую очередь - медь. В этом мы убеждаемся каждый раз, когда прикасаемся к металлическому покрытию - оно всегда кажется холодным, так как быстро отводит тепло человеческого тела.

Отсюда следует еще одна рекомендация: чай следует разливать не на столе, а на широком металлическом (желательно медном) подносе. Тогда он почти сразу же остынет.

На этом закончим нашу не слишком изысканную "Чайную Церемонию". Он конкретный рецепт подсказала. Для быстрейшего охлаждения жидкого металла надо создать очень тонкий его слой на медной поверхности (обычно ее называют подложкой.

Первые удачные опыты по охлаждению металлической жидкости были произведены в 1960 году. Капля расплавленного металла выстреливались на подложку из меди. (В ранних работах для этого применялась энергия пороховых газов обычного пистолета. ) При ударе о медный экран капля расплющивается, моментально охлаждается (скорость охлаждения достигает 108-1010 град/с), и с медного "Трамплина" в воздух взмывает крохотная лепешка твердого аморфного металла (рисунок 2. в самых тонких местах ее толщина оказывается равной 0, 0001 мм.

Существует еще несколько разновидностей метода "Расплющивания Капли". Главный их недостаток - малая производительность. Да и аморфный металл получается в виде мелкого порошка, а это не всегда удобно для практического использования. Но применение тех же принципов охлаждения позволило создать способы производства непрерывной ленты из аморфного металла. Вот один из возможных вариантов. На вращающийся медный диск льется тонкая струя расплавленного металла. Соприкасаясь с диском она охлаждается, и с диска сбрасывается уже застывшая аморфная лента (рисунок 3.

Внешне металлическое стекло не имеет ничего общего с обычным прозрачным стеклом и ничем не отличается от обычного (кристаллического) металла. Но это - только внешне. Необычному для комнатных температур беспорядочному расположению атомов соответствуют и необычные свойства. Аморфный металл чрезвычайно тверд и прочен. Изготовленные из него магнитные головки превосходят по сроку службы своих кристаллических "Собратьев". Да и по чисто магнитным характеристикам преимущество на их стороне. Уже сегодня в разных странах начат выпуск магнитных головок для видео - и звуковых магнитофонов, памяти компьютеров.

Высокая твердость аморфных металлов и другую область их применения подсказала. Чрезвычайно практично изготовлять из них режущие инструменты.

Не тупящиеся лезвия бритв или не знающие износа наконечники буров - таковы первые шаги на этом пути.

Не менее перспективным представляется и другое замечательное свойство аморфного металла - исключительно высокая коррозионная стойкость. У некоторых стекол она превосходит стойкость нержавеющей стали. Что такое ржавчина - знают, наверное, все. А вот как с ней эффективно бороться - куда более трудный вопрос.

Им заняты десятки лабораторий многих стран мира. Один из возможных вариантов решения - создавать на металлической поверхности тонкие аморфные слои. Такая защита будет намного эффективней использующихся сегодня для этой цели лаков, красок и т. д. правда, и создать такой слой намного труднее. В настоящее время это направление активно разрабатывается.

Вероятно, очень скоро изделия из аморфного металла в виде магнитных головок или лезвий появятся в наших домах. Пока широкое распространение сдерживается тем, что аморфный металл производится в виде тонкой ленты, а не массивных образцов. Те просто не удается охладить с нужной скоростью. Но исследования … продолжаются.

Больше информационных новостей о здоровых питаниях на каждый день http://zdorovoe-pitanie.ru-best.com/novosti-po-zdorovomu-pitaniyu/zdorov...