Когда-то Мэрилин Монро с большим успехом пела песню, которая называлась «Лучшие друзья девушек – это бриллианты». Сегодня песенку пришлось бы отредактировать, потому что лучшими друзьями человека независимо от его половой принадлежности стали айфоны и другие подобные им электронные устройства, а для девушек лучшими друзьями стали айфоны с бриллиантами. Пройдет еще немного времени, и эта же песенка может рассказать нам об айфонах на бриллиантах, потому что лучшими друзьями айфонов, как это не удивительно, станут бриллианты!
Большая проблема ядерной энергетики – это ядерные отходы, которые остаются радиоактивными в течение очень длительного времени. Недавние разработки ученых из университета Бристоля позволяют утилизировать часть этих отходов необычным способом.
Известно, что в ядерных реакторах для контроля скорости цепных реакции используются графитовые стержни. Со временем они становятся радиоактивными – на поверхности стержней образуется радиоактивный изотоп углерод-14. Оказывается, большую часть этого радиоактивного материала можно извлечь с помощью сравнительно недорогой технологии, а извлеченный таким способом углерод-14 использовать для изготовления искусственных алмазов. Остаток стержней становится менее радиоактивным и это уже хорошо, но зачем нужны радиоактивные алмазы?
Разбор пультов ✔ есть ли драгметаллы внутри
Бриллианты – это почти идеальные полупроводники для современной электроники. Алмаз обладает хорошей теплопроводностью. Это означает, что устройства на основе алмаза будут рассеивать тепло быстро и легко, вследствие чего отпадает необходимость в громоздких и дорогих методах охлаждения. Алмаз также может выдерживать более высокие напряжения и токи, чем более привычные полупроводники. Некоторые явления, которые возможны для других материалов только в условиях глубокого охлаждения, в алмазе происходят при комнатной температуре.
Разработана технология легирования монокристаллических алмазов с бором при относительно низких температурах и без какого-либо ухудшения структуры кристаллической решетки, что превращает алмаз в полупроводник p-типа. Полупроводник n-типа из алмаза получить труднее, но это тоже возможно при легировании, например, с фосфором. А это означает, что в будущем алмаз может заменить кремний во многих приложениях полупроводников.
Уже в 60-х гг. прошлого века в связи с успехами в технологии выращивания монокристаллов алмаза, были осознаны перспективы применения алмаза в твердотельной электронике. В настоящее время активно исследуются способы получения монокристаллической алмазной подложки или пленки больших размеров. Ученые думают, что успех в этом направлении откроет новую эру в электронике.
Физики из университета Бристоля утверждают, что искусственные алмазы, полученные ими, обладают странным свойством – при облучении они могут генерировать электрический ток. Ученые не раскрывают, как им удалось получить такие алмазы, но можно предположить, что внутри алмаза создается p-n переход. А если предположить, что алмаз радиоактивный, то есть полученный из углерода-14, то он будет облучать сам себя и таким образом превратится в миниатюрную электрическую батарейку!
Такая батарейка будет практически вечной, так как время полураспада углерода-14 составляет 5730 лет. Есть одна проблема – такая батарейка будет радиоактивной. Но эта проблема, по мнению ученых из университета Бристоля, легко решается – достаточно поместить радиоактивный алмаз внутри обычного нерадиоактивного алмаза, который будет эффективно экранировать окружающих от излучения. Радиоактивность углерода-14 так называемого бета-типа – при распаде радиоактивного изотопа излучаются сравнительно низкоэнергетические электроны, которые легко застревают даже в тонкой защите.
Вторая и более существенная проблема алмазных батареек состоит в их маленькой мощности. По сообщению ученых, бриллиант из одного грамма углерода-14 может дать только 15 джоулей в день. Для сравнения, обычная AA батарейка, которая весит 20 граммов, в пересчете на один грамм производит 700 джоулей в день. Но ресурс AA батарейки ограничен, а алмазная батарейка будет служить тысячи лет.
Такая батарейка на основе радиоактивного углерода-14 представляет собой разновидность ядерных батареек прямого преобразования, которые используют бета распад (бета-вольтаические элементы). Бета-вольтаические элементы по своему принципу работы очень похожи на солнечные батареи, просто вместо потока света они используют поток электронов от радиоактивного распада. Использование структур из нанопроволочек, а также углеродных нанотрубок позволяет улучшить эффективность как солнечных батарей, так и бета-вольтаических элементов.
Прогресс в технологии изготовления нанопроволочек из алмаза открывает дорогу ряду других приложений на стыке биологии, физики и химии. Некоторые из этих приложений сейчас даже невозможно предугадать. К примеру, перспективны гибридные нано-устройства из алмаза и углеродных нанотрубок, которые можно использовать для квантовой обработки информации, а также для создания наноразмерных датчиков для обнаружения крошечных изменений давления, температуры, электрического и магнитного поля в физических и биологических системах.
Наноструктуры, и в частности углеродные нанотрубки, похоже, будут играть важную роль в грядущем развитии электроники. По мере дальнейшей миниатюризации электронных устройств, уменьшение размеров источников питания становится серьезной проблемой из-за конфликта между ограничениями по размеру и их мощностью. В настоящее время ядерные микробатарейки считаются следующим поколением батареек из-за их высокой энергетической плотности, длительным периодом полураспада, бесперебойностью энергоснабжения и долговечностью их службы в экстремальных условиях. Уже созданы радиоизотопные бета-вольтаические микробатарейки на основе пленки одностенных углеродных нанотрубок, и в настоящее время ведутся работы по увеличению их эффективности. Сейчас в качестве источника бета-излучения в них используется изотоп никель-63, но может быть в будущем станет возможным получить пленку нанотрубок из углерода-14 и тогда дополнительный источник радиации не потребуется.
Подготовил Зураб Силагадзе
Источник: scfh.ru
Топ 10: Распространенные факты-заблуждения о бриллиантах (11 фото + видео)
Oppenheimer Blue — бриллиант за $ 57,5 миллиона
Для многих людей бриллиантовое обручальное кольцо значит очень многое. Да и, как гласит известная поговорка, «лучше друзья девушек — это бриллианты». Тем не менее, во многом подобное отношение людей к этим драгоценным камням обусловлено огромным количеством дезинформации, которую специально популяризируют алмазодобывающие компании.
1. Традиции
Учитывая то, что почти 80 процентов мужчин сегодня делают предложение руки и сердца, преподнося девушке кольцо с бриллиантом, можно было бы подумать, что это старая традиция. В действительности, в начале XX века подобной традиции не было. Она появилась только тогда, когда образовался картель DeBeers. Возможно, это была одна из самых успешных маркетинговых кампаний в истории — сделать так, чтобы бриллианты ассоциировались с «чистотой брака». Это было настолько успешным, что в течение трех месяцев продажи бриллиантов выросли на 50 процентов.
2. Бриллианты вечные
Мысль о том, что бриллианты вечные и практически неуничтожимые укоренилась в мозгах большинства людей. А на самом деле это был очередной маркетинговый ход от DeBeers, чтобы заставить людей еще больше покупать бриллианты. Правда же немного более удручающая. Хотя это правда , что алмазы являются одними из самых твердых вещей в мире, они довольно хрупкие. Если их ударить, к примеру, молотком, то камень расколется.
3. Устойчивость к горению
Всего-то 900 градусов по Цельсию!
Бриллианты имеют еще один недостаток, из-за которого они вряд ли смогут существовать вечно. По сути, алмаз или бриллиант — это просто очень чистый кусок угля. Это тот же материал, что и графит в карандаше или кусок дерева. И точно так же, как и графит или дерево, алмазы прекрасно горят. Стоит довести температуру до 900 градусов по Цельсию, чтобы бриллиант вспыхнул, как спичка.
Эту температуру легко получить с помощью пропановой горелки или при пожаре. Бриллианты представляют собой настолько чистый углерод, что сгорают полностью, превращаясь в углекислый газ и даже не оставляя после себя ни пятнышка пепла.
4. Бесцветность
Oppenheimer Blue — бриллиант за $ 57,5 миллиона
Обычно, когда речь заходит о бриллиантах, большинство людей сразу представляют прозрачные, мерцающие камни. Тем не менее, в алмазной промышленности это дешевые камни. Алмазы бывают различных цветов — синие, желтые, черные, коричневые или самые ценные — розовые. Почти все они являются более редкими и более дорогостоящими, чем бесцветные — те, к которым все привыкли. Одним из самых дорогих алмазов в истории был ярко-синий бриллиант Oppenheimer Blue, который продали за $ 57,5 миллиона в 2016 году.
5. Редкость
Бриллиант — не редкость, а пример удачного маркетинга.
Еще одним поводом сумасшедше высокой цены на бриллианты, как утверждают продавцы алмазов, является их редкость и дефицит. В действительности, единственной причиной, по которой люди считают, что алмазы редкие, является. правильно — снова пропаганда корпорации DeBeers. В течение многих десятилетий у DeBeers была монополия на рынке алмазов, поэтому компания могла контролировать то, сколько производилось новых бриллиантов. Это была блестящая стратегия создания видимости редкости и взвинчивания цен. На самом деле, многие другие драгоценные камни гораздо более редкие.
6. Хорошее капиталовложение
Покупать или не покупать?
Еще одним мифом, возникновению которого поспособствовала корпорация DeBeers, является то, что бриллианты — прекрасное капиталовложение на долгие годы. В действительности, при продаже бриллианта есть 100 — 200-процентная наценка (ведь нужно платить шахтерам, огранщикам, продавцам, налоги на прибыль и т. д.), которая, естественно «испаряется» в тот момент, когда человек покупает бриллиант. Единственная причина, по которой люди думают, что бриллианты только растут в цене, — это политика искусственного завышения цен DeBeers. Без этого вмешательства, камни в лучшем случае только сохраняли бы свою стоимость.
7. Бриллианты и преступность
Так добывают бриллианты.
Эти камни, которые иногда называют кровавыми, в основном добывают «на задворках мира», большей частью в Африке. Неудивительно, что алмазодобывающая промышленность всегда привлекала преступность. Многие камни прошли очень кровавый путь, прежде чем попасть на рынок.
8. Натуральные камни
Необработанные алмазы.
Шокирующая правда заключается в том, что сегодня уже довольно легко в лаборатории можно делать искусственные алмазы. Эти камни буквально идентичны с теми, которые добыты традиционным способом. Они настолько похожи, что даже специально обученные специалисты с многолетним стажем в этой области не могут отличить их друг от друга. Если бы производители алмазов хотели этого, то они могли бы буквально наводнить рынок таким количеством бриллиантов, что их cмог бы себе купить каждый. Но этого никто не делает, потому что алмазы обесценятся.
9. Самое твердое вещество
Лонсдейлит — минерал гораздо прочнее бриллианта.
Если спросить любого ребенка, что является самым твердым, то благодаря усилиям десятков лет пропаганды, почти все ответят: «бриллианты». Однако, это не так. Хотя алмазы действительно считались самым твердым минералом естественного происхождения до 2009 года, ученые доказали, что даже не один, а два редких минерала тверже алмазов.
10. Экология
Карьер по добыче бриллиантов в Якутии.
Хотя природные алмазы не слишком редкие, как упоминалось ранее, их, конечно же, не находят в любой скале. Из-за этого, воздействие на окружающую среду при добыче алмазов может быть просто огромным. Для добычи одного карата алмазов нужно добыть и просеять 1 750 тонн породы.
Наиболее распространенным способом добычи алмазов является добыча открытым способом Это означает, что люди по существу просто роют гигантскую дыру в земле в надежде найти драгоценные камни, а подавляющее большинство материала, «извлеченного» из земли является отходами. При этом в шахтах зачастую скапливается вода, в которую попадают различные вещества. Когда эта вода попадает дальше в землю, она фактически убивает флору и фауну.
В этом видео наглядно можно увидеть, как добывают бриллианты.
Источник: pressa.tv
Алмаз и медь спасут электронику от перегрева
Перегрев электронных устройств является давней головной болью инженеров и конструкторов. Какие только способы охлаждения ни придумывали люди – вентиляторы, водяные помпы, распыляющая ионизированный газ воздушная пушка. Но все это скоро останется в прошлом: американский физики изобрели новый композитный материал, теплоемкость которого в 100 раз больше используемой сейчас в электронике меди.
Алмаз и медь спасут электронику от перегрева
«Во многих областях электроники мы сталкиваемся с одной и той же проблемой: очень сложно быстро отвести из устройств излишки тепла. Это понижает надежность электроники и уменьшает срок ее жизни, — говорит автор исследования Джейсон Нэдлер. – По мере того как будет расти энергопотребление техники, проблема вывода излишнего тепла начнет выходить на первый план, пока не станет важнее производительности».
Проект по созданию нового теплопроводящего материала продолжался более четырех лет. Методом перебора разработчики из Института технологических исследований Джорджии остановились на сложном композитном соединении двух самых теплоемких материалов в мире – алмаза и меди. Наносвойства такого симбиоза оказались на два порядка выше, чем у чистых материалов.
Теплопроводность чистой меди составляет 380-390 Ватт/(метр×Кельвин), а аналогичный показатель для алмаза — от 1000 до 2600, в зависимости от чистоты кристаллов. Конструкторам давно было понятно, что параметров первого материала уже недостаточно, а цена второго не позволяет даже думать о его использовании.
Алмаз и медь спасут электронику от перегрева
Решение нашлось во взаимодействии этих двух веществ – полученный композит имеет показатель от 2000 до 3000 Ватт/(метр×Кельвин)
Процесс создания был непрост – алмаз и медь обладают не только разными физическими свойствами, но и не взаимодействуют на химическом уровне. Эта разница приводит к тому, что при нагревании между поверхностями материалов всегда образуется пустое пространство.
«Потребовалось найти новый способ изменять решетчатую структуру полученного композита из алмаза и меди, как на наноуровне, так и на микроуровне, — рассказывает Джейсон Нэдлер. – В результате мы получили такую решетку, которая напоминает скопление крошечных пузырьков, и они взаимодействуют между собой надлежащим образом».
Структура композитного материала такова, что он как бы высасывает тепло из прилегающего пространства. Инженеры Института технологических исследований сравнивают его с губкой, которая может поглотить всю окружающую ее воду. Это открывает перед новинкой новые возможности – использование в тех случаях, когда нет прямого соприкосновения с нагреваемой поверхностью.
Несмотря на высокие показатели полученного материала, разработчики уверены, что это не предел. Они считают, что коэффициент теплопроводности может оказаться как минимум в десять раз выше, если научиться создавать композит в идеально стерильных условиях, где исключено попадание примесей.
Композит алмаз-медь может быть использован не только в электронике, но и для отвода тепла от участков механического трения, и даже для охлаждения человеческого тела. Несколько участников проекта уже представили концепцию верхней одежды, которая поможет людям легче переносить жару.
Добавьте Pravda в свои источники в Яндекс.Новости или News.Google
Также будем рады вам в наших сообществах в Дзене, ВКонтакте, Одноклассниках.
Источник: www.pravda.ru