4 невероятных химических субстанции, открытые людьми
Ученые открывают и создают новые материалы постоянно, от легких твердых веществ, используемых NASA, до металлов, которые плавятся в руке. Мы нашли для вас несколько невероятных химических веществ, известных и не очень.
Аэрогель: самое легкое твердое вещество
Этот удивительный гель представляет собой самое легкое в мире твердое вещество. С момента его изобретения в 1931 году американским ученым Самюэлем Кистлером, он использовался в космических миссиях для сбора пыли из хвоста кометы, госагентствами для разработки изолированных палаток и даже для изготовления одежды, которая защищает человека от экстремального тепла.
NASA назвало его «синим дымом», поскольку выглядит он как голограмма.
Крутым это вещество делают его парадоксальные свойства. Этот жесткий гель состоит по большей части из воздуха, поэтому весит мало, напоминая губку. При этом он отлично отталкивает тепло. Как видно на снимке ниже, он защищает цветок от сильного пламени.
Отдельные молекулы, которые составляют аэрогель, действуют подобно миниатюрным бейсбольным перчаткам — они улавливают быстро движущиеся частицы, не повреждая их. Это свойство оказалось крайне полезным во время миссии NASA Stardust.
Ученые наполнили силикатным аэрогелем массивный коллектор в форме ракетки, который находился снаружи на корабле Stardust. Его цель была в захвате хрупких частиц, остающихся после кометы Уайльд-2, не повреждая их. Поскольку аэрогель прочный и относительно прозрачный, ученые с легкостью обнаружили и извлекли частицы позже для анализа.
Предшественник аэрогеля структурно напоминает желе. Желатиновый порошок в желе образует гибкий, жидкий раствор при смешивании с теплой водой, после чего охлаждается до жесткой запутанной сети, которая химически напоминает непослушный мяч в упряжке, принимая установленную форму. Если вы нагреете желе, оно высохнет и вы снова получите порошок.
Аэрогель, с другой стороны, состоит не из желатина. Чаще всего его делают из кремния, самого распространенного минерала в земной коре Земли. Влажный аэрогель проходит через цикл охлаждения и нагревания под давлением, что позволяет ему сохранять свою форму даже после высыхания. Получившийся аэрогель практически воздушный, твердый и очень легкий. На ощупь он как пенополистирол. Аэрогель можно сделать даже самостоятельно, если знать как.
Галлий: металл, который плавится при комнатной температуре
Этот мягкий, блестящий и одновременно твердый металл довольно необычный. При низких температурах он принимает твердую форму. Но при нагреве до комнатной температуры он плавится в блестящую лужу.
До сих пор его основное применение было в сфере производства смартфонов, аэрокосмической области и в сфере связи. И хотя этот химический элемент присутствует в периодической таблице, в природе он не встречается. Его следы можно найти в цинковой руде и бокситах, из которых делают алюминий. Еще он имеется на Amazon, где его можно купить всего за 10 баксов.
И если вам удастся его раздобыть, держите его подальше от техники — он плохо влияет на другие металлы. Особенно это будет заметно, если алюминий на спинке вашего телефона поцарапан, что позволит галлию проникнуть глубже в металлическую решетку. Если облить галлием поцарапанную крышку iPhone, то через несколько часов она полностью разложится.
Алмазные нанонити: возможная основа для космического лифта?
Это относительноновое рукотворное волокно из атомов углерода, выстроенных в зигзагообразную структуру, похожу на алмазную, может быть самым прочным и жестким наноматериалом из всех, что мы когда-либо делали.
Открытое в 2014 году, это волокно выявило силу, которая превосходит углеродные нанотрубки, еще один сверхпрочный и легковесный материал. При всем этом оно чрезвычайно тонкое. Всего три атома в поперечнике, гораздо тоньше человеческого волоса. Поскольку эта структура была открыта совсем недавно, ее состав еще должны подтвердить снимки высокого разрешения.
Свойства и поведение тоже нуждаются в более глубоком понимании, прежде чем ее можно будет производить в коммерческих масштабах. Но если все получится, эти алмазные нановолокна могут в теории стать достаточно прочными, чтобы лечь в основу кабеля для космического лифта. Другие кандидаты, например сталь, ломаются под собственным весом.
Ферромагнитная жидкость
Эта похожая на дикобраза кучка сверхтонких магнитных частиц — железа, как правило — это жидкость, которая начинает танцевать и выстраивать невероятные структуры при воздействии магнитного поля.
Каждая отдельная крошечная частица в феррофлюиде (ferrofluid) покрыта поверхностно-активным веществом, которое препятствует слипанию частиц вместе, и суспендирована в жидкости — воде, например. Эти частицы не похожи на магниты на вашем холодильнике. Это «парамагнитные» частицы, то есть становятся крошечными магнитами в присутствии магнитного поля, которые движутся и слипаются с другими крошечными магнитами в поле.
Ферромагнитная жидкость была создана в 1963 году ученым NASA Стивом Паппелом как прототип для ракетного топлива, которое должно было двигать космический аппарат после применения магнитного поля на нее. Самое странное в ферромагнитных жидкостях то, что они ведут себя одновременно как жидкости и как твердые материалы.
