Версия для слабовидящих
Графен согреет радары Печать Email
Новости науки
18.12.2013
Хотя крупные радарные обтекатели на боевых кораблях оберегают антенны ото льда и ледяного дождя, сами они вполне уязвимы к таким погодам. Как их защитить? Обычно эти купола оснащают металлической рамкой, в которой есть включения из оксида алюминия. Увы, металл мешает радиосигналам, а глинозёмная керамика (оксид алюминия) имеет недостаток похуже: это очень плохой проводник, отчего полная очистка ото льда требует серьёзных энергозатрат. Впрочем, эта проблема мучает не только военных, благо любой самолёт или даже автомобиль тоже не в вакууме движутся.

Отдельная нанолента (слева) получается «распарыванием» углеродной нанотрубки. Справа: наноленты из графена, защищённые полиуретаном. (Здесь и ниже иллюстрации Tour Group.)


В общем, некто Ю Чжу (Yu Zhu) из Университета Райса (США) однажды подумал: а почему бы глинозёмную керамику не заменить на графен? В самом деле, он вполне прилично проводит ток и имеет отличный резистивный нагрев. Идея понравилась инженеру Lockheed Martin Владимиру Вольману (Vladimir Volman), собиравшемуся предложить подобную технологию военным (для начала). И всё завертелось.

Обычный графеновый лист для этого не очень подходит: электроны в нём переносятся так легко, что нагрева почти нет. А вот графеновые наноленты — по сути, «распоротые» многослойные нанотрубки — нагреваются достаточно, чтобы из них выходило относительно тонкое (100 нм) эффективное антиобледенительное покрытие. Дело в том, что наноленты неизбежно перехлёстываются, и электроны с одной перескакивают на другую. Именно в момент такого скачка и получается нагрев нужной интенсивности.

В первых экспериментах авторы разработки использовали лишь спрей, содержащий взвесь таких нанолент, и всё было просто замечательно: обледенение молниеносно исчезало даже при сравнительно малых энергозатратах.

К сожалению, «механика» покрытия была ущербной: даже при толщине в 100 нм банальная царапина (да хоть ногтем) приводила к частичному разрушению слоя. Тогда учёные попробовали стандартные методы защиты металлоконструкций, а именно автомобильную полиуретановую краску, которую купили в обычном магазине. Покрыв ею слой нанолент, они обнаружили, что им не обойтись без связующего. И им стали полиимиды.

Образцы покрытия по площади пока не превышают 0,2 м², но технологически изготовление более крупных пластин не проблема, говорят материаловеды. Используя напряжение, характерное для бортовой корабельной сети американских ВМС, удалось освободить ото льда поверхности при температурах вплоть до –16 °С, то есть вполне достаточных для реальных условий, особенно с учётом того, что в жизни при большем морозе обледенение часто не идёт по объективным причинам:



Что особенно важно, весь комплекс соединений, покрывающих графеновые наноленты, как и они сами, оказался почти невидимым в радиодиапазоне. С учётом уже налаженного производства сырья для нанолент из графена (а это многослойные углеродные нанотрубки) каких-либо препятствий для внедрения новой технологии в интересах военных пока не видно...

Радиопрозрачный обтекатель не должен препятствовать распространению радиоволн, и графеновые «тэны» отлично справились с этой задачей.


Само собой, несмотря на изначально узкую специализацию разработки, по мере наращивания производства нанолент она вполне способна найти и иные применения. Это может быть борьба с обледенением в гражданской авиации, где пока всё ограничивается нанесением антиобледенительных реагентов перед полётом, что затратно во всех смыслах и не всегда, увы, помогает.

Подготовлено по материалам Университета Райса. Изображение на заставке принадлежит Shutterstock.

Материал подготовлен при поддержке проекта

Источник - http://compulenta.computerra.ru/veshestvo/materialovedenie/10010610/

 

Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта