Исследователи из Физико-технического института им. А. Ф. Иоффе РАН разработали интегрально-оптические СВЧ-модуляторы на основе ниобата лития. Эти устройства, управляющие характеристиками оптических сигналов, являются ключевыми элементами информационно-телекоммуникационных систем, в частности, волоконно-оптических линий защищенной (квантовой) связи, систем генерации и передачи сверхширокополосных СВЧ-сигналов, а также высокоточных систем морской навигации. По своим параметрам разработка превосходит российские аналоги и соответствует уровню ведущих мировых производителей модуляторов, поэтому является перспективной для импортозамещения зарубежных компонентов в отечественной фотонике и оптоэлектронике.
В последние десятилетия информационно-телекоммуникационные системы базирующиеся на классической электронике по целому ряду характеристик и требований, среди которых быстродействие, помехозащищенность и энергоэффективность, подходит к пределу своих возможностей. Поэтому научные коллективы по всему миру ведут исследования и разработки устройств на альтернативных физических принципах, которые бы позволили вывести информационно-телекоммуникационные системы на новый уровень.
Одним из перспективных исследовательских направлений в данной сфере является фотоника, которая исследует способы генерации, передачи и обработки сигналов с помощью электромагнитных волн оптического диапазона (свет – частный случай таких волн) и отлично зарекомендовала себя в волоконно-оптических линиях связи. В последние годы сфера применения фотоники значительно расширилась и включает в себя системы генерации, передачи и обработки сверхширокополосных СВЧ-сигналов (радиофотоника), а также квантовые системы передачи и обработки данных (квантовая фотоника).
«Мы разработали интегрально-оптический сверхширокополосный модулятор – это устройство для преобразования электрических сигналов в оптические и управления характеристиками этих сигналов. Такие модуляторы являются ключевыми элементами для построения оптических информационно-телекоммуникационных систем. Они используются на линиях волоконно-оптической связи», – рассказывает заведующий лабораторией квантовой электроники ФТИ им. А. Ф. Иоффе РАН Александр Шамрай.
В основе разработанного модулятора – интегрально-оптический чип из монокристалла ниобата лития (LiNbO3). Ниобат лития обладает уникальными свойствами и обладает целым рядом эффективных оптических эффектов (электрооптическим, пьезоэлектрическим, нелинейностью второго порядка и др.), которые могут быть использованы для формирования и управления оптическими сигналами, что делает его одним из наиболее перспективных материалов для создания оптоэлектронных устройств.
Свет внутри чипа распространяется по оптическим волноводам – каналам с повышенным показателем преломления шириной в несколько микрометров, аналогично тому, как электрический ток распространяется по металлическим дорожкам внутри электронной схемы. Управление оптическим излучением обеспечивается особой конфигурацией электродов, расположенных вдоль оптического волновода, в которых реализуется так называемый режим бегущей волны, когда управляющее электромагнитное поле радиодиапазона распространяется синхронно (с одной скоростью) со светом внутри оптического волновода. Современный уровень технологии позволяет изготавливать на одной пластине ниобата лития диаметром 72,6 мм несколько десятков чипов интегрально-оптических модуляторов.
«Технология изготовления волноводов настолько хорошо отработана, что позволяет минимизировать внутренние потери – они составляют менее 0,1 дБ/см. Достигнутая полоса частот модуляции превосходит 25 ГГц, что соответствует лучшим зарубежным аналогам. Поэтому в текущих экономических условиях наша разработка отвечает запросу импортозамещения в российской электронике. АО „Концерн «ЦНИИ „Электроприбор”»” использует наши модуляторы в составе волоконно-оптических гироскопов для построения высокоточных навигационных систем. Кроме того, в сотрудничестве с компаниями „Квант-Телеком” и РЖД мы участвуем в проекте создания протяженной линии квантовой связи, где наши модуляторы управляют состоянием одиночных фотонов», – поясняет Александр Шамрай.
Сейчас в ФТИ им. А. Ф. Иоффе РАН продолжаются работы по совершенствованию технологии модуляторов на основе ниобата лития. Последние разработки направлены на использование гибридных тонкопленочных подложек ниобата лития с толщиной в тысячу раз меньше миллиметра. Это потенциально позволит уменьшить длину модулятора до нескольких миллиметров, снизит уровень управляющих напряжений и расширит полосу модуляции до 100 ГГц и выше, что выведет оптико-информационные системы на принципиально новый уровень развития.
Источник: https://www.ras.ru/

Исследователи из Университета науки и технологий имени короля Абдаллы (KAUST) разработали новый тандемный солнечный элемент кремний/перовскит с рекордной эффективностью. Инженеры Солнечного центра KAUST разработали тандемный солнечный элемент кремний/перовскит с эффективностью 33,2% при обычном освещении солнцем.
Это наивысшая эффективность для любого типа двухпереходного солнечного элемента. Рекорд независимо сертифицировала Европейская испытательная установка для солнечных батарей.
Новый показатель на 0,7% больше, чем у предыдущего рекордсмена: ячейки с эффективностью 32,5% от команды Helmholtz Zentrum Berlin, которую анонсировали в декабре прошлого года. В последнее время, эти рекорды часто обновляются — всего двумя годами ранее эффективность еще не преодолела 30-процентный барьер.
Команда KAUST не уточнила, какие именно улучшения были внесены в солнечную батарею, чтобы установить новый рекорд. Но такой постепенный прогресс обычно происходит за счет незначительных изменений в материалах, методах производства, конструкциях и дизайне.
Источник: https://hightech.fm/

Специалисты Сколковского института науки и технологий напечатали в 3D-принтере новые сплавы из бронзы и стали. Составляющие при этом брали в разных пропорциях, смешивали однородно или делали «сэндвич», чтобы выяснить, какой вариант композита будет самым удачным. Один из полученных сплавов позволяет делать более стойкие к нагрузкам и температурам двигатели ракет и самолетов.
Железо-медные сплавы были выбраны, потому что композит сохраняет в себе важные свойства обоих своих ингредиентов. Например, жаростойкость стали и теплопроводность бронзы. Такое сочетание идеально подходит для изготовления камеры сгорания двигателя: металл будет выдерживать высокие температуры при работе двигателя и при этом хорошо охлаждаться.
Чтобы составные части сплава не мешали друг другу, ученые выбрали метод 3D-печати. С помощью него можно сделать цельную камеру из композита так, чтобы внутри она была бронзовой, а снаружи стальной. Это только один из вариантов, на которые способна технология с прямым нанесением материалов: порошкообразные компоненты сплавляются лазером во время печати принтера. Команда соединила сталь и бронзу двумя разными способами.
«Квазиоднородные сплавы были изготовлены путем одновременной подачи порошков бронзы и стали из разных питателей установки — материалы были сравнительно равномерно перемешаны. А градиентные структуры (“сэндвичи”) — путем чередования осаждения материалов, в результате чего получались слои по 0,25 миллиметра», — объясняют ученые в исследовании, опубликованном в журнале Materials & Design.
Механические свойства сплавов изучили, взяв частицы для оптической и сканирующей электронной микроскопии, а также испытали на другой специальной аппаратуре, в том числе на разрушение.
Следующим этапом станет исследование реального применения полученного сплава. Разработчики надеются изготовить в институте бронзово-стальную камеру сгорания для испытаний. А также использовать метод для получения других композитов и изделий.

Источник: https://www.vokrugsveta.ru

 

Обширная группа ученых-материаловедов и инженеров из Китая решила по-новому взглянуть на давно привычные всем лампы накаливания. Благодаря использованию новых материалов им удалось переизобрести лампочку и создать свое «устройство освещения накаливания с рециркуляцией фотонов» с увеличенными энергоэффективностью и сроком службы. Полученные устройства превосходят по этим свойствам светодиодные лампы, при этом сохраняя традиционное комфортное для глаза свечение ламп накаливания.
Всего на освещение приходится примерно 20% мирового потребления электроэнергии и более 10% выбросов углерода. С этим связано всеобщее стремление к повышению энергоэффективности систем освещения и переходу от традиционных ламп накаливания к более эффективным (более чем в семь раз) и долговечным (более чем в 10 раз) системам освещения на основе лазеров и светодиодов. Они работают за счет принципа электролюминесценции — испускания фотонов материалом при прохождении через него электрического тока.
Несмотря на кажущееся удобство, переход на новые системы освещения не обошелся безболезненно: светодиодные лампы не обеспечивают такой же высокой точности цветопередачи, что и лампы накаливания. Кроме того, для расширения полосы излучения в видимом диапазоне в светодиодах используются специальные фосфоресцирующие понижающие преобразователи. Это приводит к дополнительному выделению тепла и вводит компромисс между эффективностью и точностью цветопередачи, и выбор зачастую не на стороне последнего.
Лампы накаливания, в свою очередь, имеют непрерывный полный спектр в видимом диапазоне, обеспечивая комфортное для человека освещение. Поэтому ученые из Китая предложили и экспериментально реализовали новое устройство, использующее все тот же принцип накаливания материала электрическим током для испускания фотонов, что и традиционные лампочки. Свою разработку авторы назвали «устройство освещения накаливания с рециркуляцией фотонов» (PRILD), детальное описание которого они приводят в статье, опубликованной в журнале Science Advances.
Первым делом ученые заменили центральную часть лампы — нить накала. Вместо стандартной вольфрамовой нити авторы предложили использовать собственную разработку — термоэмиттер Янус (Janus), двухслойную цельнокерамическую полосу из углеродных нанотрубок (черный излучатель) и гексагонального нитрида бора (белый излучатель). Далее они заменили стеклянную колбу с инертным газом на керамический корундовый резонатор. Под черным излучателем в вырезе резонатора расположено кварцевое окно со специальным фильтром, пропускающим видимое и отражающим инфракрасное и ультрафиолетовое излучение.
Упомянутая в названии устройства схема рециркуляции фотонов работает следующим образом. Белый излучатель отсекает поток энергии внутрь устройства из-за низкой излучательной способности в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах и вкупе с резонатором, хорошо отражающим широкий спектр фотонов, образует внутренний круг рециркуляции фотонов, подавляя потери на рассеяние энергии в полости устройства. Изготовленный из углеродных нанотрубок черный эмиттер имеет коэффициент излучения, близкий к единице, в видимом и инфракрасном диапазонах. И, наконец, кварцевое окно пропускает только полный видимый спектр, отражая ультрафиолетовое и инфракрасное излучения обратно в резонатор, которое затем поглощается черным излучателем.
Спроектированное и изготовленное устройство имеет КПД больше 25%, эффективность — примерно в полтора раза выше, а срок службы — более чем в три раза, чем у светодиодных ламп. При этом новые устройства накаливания сохраняют высокую точность цветопередачи и комфортное для человеческого глаза свечение, что и уже устаревшие лампы накаливания.
Источник: https://naked-science.ru/

Добывающие предприятия находятся в состоянии непрерывного производства. Ситуация на карьер постоянно меняется и требует регулярного сбора и обработки больших объемов информации с высокой точностью. Традиционные методы измерения связаны с большими трудозатратами и опасностью для жизни сотрудников, а неточные измерения и человеческий фактор в процессе наземной съемки приводят к неэффективной работе всего предприятия.
Одной из передовых технологий для оптимизации горных работ является сбор 3D-данных на основе дронов. Применение беспилотников для задач маркшейдерии уже не новинка. Маркшейдерские службы используют их на всех этапах работы горнодобывающего проекта: от проектирования месторождения до рекультивации.
Многие предприятия уже попробовали ряд беспилотных технологий. Кто-то уже столкнулся со сложностями работы дронов в условиях карьера: крушение беспилотных самолетов и нехватка дальности коптеров, а кто-то нашел оптимальные решения своих задач. Многие карьеры оценили преимущества винтокрылов Optiplane с вертикальным взлетом, автоматическим полетом и увеличенной дальностью. Решения на базе винтокрылов с технологией LiDAR играют активную роль в оцифровке текущих работ и результатов эксплуатации карьеров, обеспечивая доступ к эффективному сбору и обработке актуальных 3D пространственных данных.
Первые применения беспилотников на карьерах были с обычной фотограмметрической камерой. И в сравнении с пешим обследованием такая съемка показывала огромную эффективность – время замера для маркшейдера сократилось в разы. Теперь же достаточно пары часов работы одного маркшейдера, вооруженного беспилотником. Затем предстояла многочасовая фотограмметрическая обработка снимков.
В последние годы все больший спрос обретают беспилотники с датчиками LiDAR на борту. Лазеры сканируют поверхность, измеряя время, необходимое для того, чтобы свет отразился от земли и вернулся к датчику. В сочетании с информацией GPS эти сведения используются для создания облака точек – отметок по всему району съёмки, которое может быть переведено в TIN-поверхность и экспортировано в программы, работающие с трехмерными массивами лазерных сканеров. На основе этих данных создают точные цифровые модели рельефа с высоким разрешением и 3D-модели местности.
Маркшейдеры могут использовать воздушное лазерное сканирование на каждом этапе горнодобывающего проекта, от разведки, обследования района и планирования операций до создания плана восстановления земель по завершении проекта. Преимущества такого вида обследований:
Высокая точность
Лазерная съемка хорошо снимает вертикальные объекты в отличие от визуальной. Это позволяет добиться точности по высоте в 3-5 сантиметров по сравнению обычной камерой, которая выдает 1+ метровую точность. Таким образом лидар снимает вертикальные стенки карьера без искажений с необходимой маркшейдеру точностью. Также лидар отлично подходит для съемки вертикальных объектов инфраструктуры: зданий, промышленных строений, ЛЭП и т.д.
Кроме того если место съемки покрыто растительностью, это может затруднить сбор данных с обычной камерой. LiDAR позволяет просвечивать деревья и траву насквозь до поверхности земли, что позволяет сразу построить поверхность.
Высокая скорость получения данных
Фотограмметрическая обработка материалов съемки с визуальной камеры обычно занимает от нескольких часов до несколько дней в зависимости от размера объекта и используемого компьютера. Материалам полученным с лазерного сканера не требуется фотограмметрическая обработка и результат готов уже в течение нескольких часов. Благодаря короткому циклу обработки, оценка качества полевых работ может быть произведена в тот же день, что намного повышает эффективность работы.
Безопасный сбор данных
Работа на карьерах всегда связана с высоким риском для маркшейдеров и других наземных служб. Территория карьера имеет крутые насыпи и нестабильный надземный фундамент, где регулярно работает тяжелая техника и проводятся взрывные работы. Несчастные случаи на карьерах не редкость. Использование дронов для сбора точных данных защищает команду от работы в опасных условиях. А c точной технологией LiDAR сводит к минимуму необходимость высокоточной наземной съемки, а также исключает необходимость наземных подготовительных работ, поскольку не требуется расстановка опознаков.
В результате внедрение винтокрылов Optiplane с датчиками LiDAR можно выполнять съемку до 3000 Га в день, что существенно снижает временные и трудозатраты и приводит к минимизации расходов и долгосрочному повышению эффективности производства благодаря точным и регулярным данным о состоянии производства.
Источник: https://www.vnedra.ru/

Китайская автокомпания BYD разработала адаптивную подвеску для автомобилей, способную сканировать рельеф дороги и настраивать уровень демпфирования. Об этом сообщаетAutohome. Подвеску с подобным функционалом, в частности, ранее внедрил Mercedes-Benz.
Подвеска BYD Yunan включает четыре набора систем, позволяющих управлять положением кузова. В ней реализована система многоступенчатой регулировки жесткости амортизаторов.
Пневмосистема меняет высоту кузова и одновременно связана с боковинами сидений, которые могут усиливать поддержку тела водителя и пассажиров при прохождении поворотов.
Для сканирования перепадов рельефа дороги перед машиной предусмотрены камеры и лидар (лазерный радар). Они позволяют выбирать жесткость подвески заранее, еще до наезда на препятствие.
Источник: https://www.gazeta.ru/

Многие квантовые технологии , в том числе миниатюрные оптические атомные часы и будущие квантовые компьютеры, потребуют одновременного доступа к множеству широко варьирующихся цветов лазера в небольшой области пространства. Например, требуется до шести различных цветов лазера для всех шагов, необходимых для ведущей атомной конструкции для квантовых вычислений, включая подготовку атомов, их охлаждение, считывание их энергетического состояния и выполнение квантово-логических операций.
В двух новых исследованиях исследователи из Национального института стандартов и технологий (NIST) значительно улучшили эффективность и выходную мощность серии устройств размером с чип, которые генерируют лазерный свет разных цветов, используя один и тот же входной лазерный источник.
Чтобы создать несколько цветов лазера на одном чипе, исследователь NIST Картик Шринивасан и его коллеги провели последние несколько лет, изучая нелинейные оптические устройства, такие как сделанные из нитрида кремния, которые обладают особым свойством: цвет лазерного света, попадающего в устройство, может отличаться от цвета на выходе. В их эксперименте входящий свет преобразуется в два разных цвета, которые соответствуют двум разным частотам. Например, лазерный свет ближнего инфракрасного диапазона, падающий на материал, преобразуется в видимый лазерный свет с более короткой длиной волны (с более высокой частотой, чем источник) и инфракрасный лазерный свет с более длинной длиной волны (с более низкой частотой).
Конкретные генерируемые цвета определяются размерами микрорезонатора, а также цветом входного лазерного излучения. Поскольку в процессе изготовления создается много разных микрорезонаторов с немного разными размерами, этот метод обеспечивает доступ к широкому диапазону выходных цветов на одном чипе с использованием одного и того же входного лазера. Однако Шринивасан и его коллеги, в том числе исследователи из Объединенного квантового института (JQI), созданного совместно NIST и Мэрилендским университетом, обнаружили, что этот процесс крайне неэффективен. Гораздо менее 0,1 процента входного лазерного излучения преобразовывалось в любой из двух выходных цветов, проходящих по волноводу. Команда проследила большую часть неэффективности из-за плохой связи между кольцом и волноводом.
Исследователи сообщили о своих выводах в выпуске журнала Nature Communications от 16 января 2023 года.
Источник: https://android-robot.com/

Исследователи Лаборатории фотоники и оптической обработки информации Института лазерных и плазменных технологий НИЯУ МИФИ разработали быстрый и точный метод оценки шумов фотосенсоров цифровых камер, который сможет упростить разработку, тестирование и характеризацию цифровых камер различных типов.
Результаты исследования опубликованы в IEEE Sensors Journal.
Цифровые фото- и видеокамеры сегодня часто применяются в науке и технике как компоненты оптико-цифровых систем. Однако качество их работы часто ухудшает шум пикселей фотосенсора, который возникает из-за неравномерности потока фотонов, различия в фоточувствительности пикселей, преобразования сигнала в цифровой вид и других причин.
Знание шумовых параметров фотосенсоров камер позволяет улучшить работоспособность различных систем. Например, можно повысить качество снимков, особенно при регистрации быстропротекающих и динамических процессов, при низкой освещенности сцены и при малом времени экспозиции.
По мере расширения сферы применения цифровых камер, все большее значение приобретает информация о шумах сенсоров. Знание шумовых параметров исключительно полезны для развития таких технологий, как распознавание и отслеживание объектов, автоматическая обработка снимков, 3D-видение и трехмерное восстановление сцен и так далее.
По мнению ученых, информация о шумовых параметрах позволяет синтезировать изображения, которые делает конкретная камера, с реалистичными шумами для обучения в нейросетевых задачах. Она даже помогает оценивать возможности камеры при применении в определенной задаче, оценивая достижимый уровень отношения сигнал/шум, до проведения эксперимента.
«Исследователи НИЯУ МИФИ разработали быстрый и точный метод оценки шумов фотосенсоров цифровых камер. Обычно выделяют четыре основные вида шума фотосенсоров: световой пространственный, темновой пространственный, световой временной и темновой временной. Каждый вид имеет свои особенности, причины и способы подавления. Разработанный метод позволят оценить не только величину полного шума, но и значения каждого вида шума по отдельности, что особенно ценно и полезно», — сообщил сотрудник лаборатории, кандидат физико-математических наук, доцент Института лазерных и плазменных технологий НИЯУ МИФИ Павел Черёмхин.
«Разработанный нами метод применяет разделение кадров по группам пикселей, специальную сортировку полученных сигналов и процедуру интерполяции. В результате, для измерения шума достаточно сделать всего лишь четыре снимка: два темновых и два световых. Это чрезвычайно мало в сравнении с рекомендациями современных стандартов, когда требуется регистрировать десятки серий кадров по два снимка в каждом. Кроме того, экспериментальная схема разработанного метода стала проще», – рассказал он.
По словам ученого, метод был апробирован на цифровых камерах с различным устройством фотосенсора, при этом точность измерений оказалась не хуже стандартной, а затраченное на измерения время сократилось в десятки раз.
«Разработанный метод можно использовать как отдельно, так и совместно со стандартами, что позволяет применять его, в том числе, при разработке, тестировании и характеризации цифровых камер различных типов», – отметил сотрудник лаборатории, инженер Александр Козлов.
Исследователи продолжат работы по этой теме. Сейчас в лаборатории разрабатываются эффективные методы шумоподавления и цифровые фильтры, входными параметрами которых являются измеренные шумовые характеристики. В ближайшей перспективе – работа по упрощению процедуры идентификации цифровых камер по снимку и некоторые другие прецизионные научные и метрологические задачи. Работа выполнена в рамках гранта Российского научного фонда.
Источник: https://naked-science.ru/

Исследователи еще не превратили аддитивное производство (или 3D-печать) металлов в науку. Пробелы в нашем понимании того, что происходит внутри металла во время процесса, сделали результаты противоречивыми. Но новый прорыв может обеспечить беспрецедентный уровень мастерства в области 3D-печати металлом.
Используя два разных ускорителя частиц, исследователи из Национального института стандартов и технологий (NIST), Королевского технологического института KTH в Швеции и других учреждений изучили внутреннюю структуру стали, когда она плавилась, а затем затвердевала во время 3D-печати.
Выводы, опубликованные в журнале Acta Materialia , открывают вычислительный инструмент для профессионалов в области 3D-печати, предлагая им более широкие возможности прогнозирования и контроля характеристик печатных деталей, потенциально улучшая согласованность технологии и ее применимость для крупномасштабного производства.
Обычный подход к печати металлических деталей включает, по сути, сварку порошкового металла с помощью лазеров, слой за слоем, в желаемую форму. На первых этапах печати металлическим сплавом, когда материал быстро нагревается и остывает, его атомы, которые могут представлять собой небольшое количество различных элементов, упаковываются в упорядоченные кристаллические образования. Кристаллы определяют такие свойства печатной детали, как ударная вязкость и коррозионная стойкость. Могут возникать различные кристаллические структуры, каждая со своими плюсами и минусами.
«По сути, если мы сможем контролировать микроструктуру на начальных этапах процесса печати, тогда мы сможем получить желаемые кристаллы и, в конечном итоге, определить характеристики деталей, изготовленных аддитивным способом», — сказал физик NIST Фан Чжан, соавтор исследования.3D-принтер лазерного порошкового сплава в действии.
Лазерная порошковая сварка добавляет последовательные слои металлического порошка, а затем использует лазер, чтобы расплавить каждый слой на месте создаваемой детали.
Хотя в процессе печати расходуется меньше материала и его можно использовать для изготовления более сложных форм, чем традиционные методы производства, исследователи изо всех сил пытались понять, как направить металл к определенным видам кристаллов, а не к другим. Это отсутствие знаний привело к нежелательным результатам, таким как преждевременное растрескивание деталей сложной формы из-за их кристаллической структуры.
«Среди тысяч сплавов, которые обычно производятся, лишь немногие могут быть изготовлены с использованием аддитивного производства », — сказал Чжан. Часть проблемы для ученых заключалась в том, что затвердевание во время 3D-печати металлом происходит в мгновение ока.
Чтобы зафиксировать явление высокой скорости, авторы нового исследования использовали мощное рентгеновское излучение, генерируемое циклическими ускорителями частиц, называемыми синхротронами, в Усовершенствованном источнике фотонов Аргоннской национальной лаборатории и Швейцарском источнике света Института Пола Шеррера. Команда стремилась узнать, как скорость охлаждения металла, которую можно контролировать с помощью мощности лазера и настроек движения, влияет на структуру кристалла.
Затем исследователи сравнили данные с предсказаниями широко используемой вычислительной модели, разработанной в 1980-х годах и описывающей затвердевание сплавов. Хотя этой модели доверяют для традиционных производственных процессов, жюри не оценило ее применимость в уникальном контексте быстрых температурных изменений 3D-печати. «Эксперименты на синхротроне отнимают много времени и стоят дорого, поэтому вы не можете проводить их для всех интересующих вас условий.
Но они очень полезны для проверки моделей, которые затем можно использовать для имитации интересных условий», — сказала соавтор исследования Грета. Линдволл, адъюнкт-профессор материаловедения и инженерии Королевского технологического института KTH. В синхротронах авторы установили условия аддитивного производства для инструментальной стали для горячей обработки — вида металла, используемого, как следует из названия, для изготовления инструментов, способных выдерживать высокие температуры. По мере того, как лазеры расплавляли металл и появлялись различные кристаллы, рентгеновские лучи исследовали образцы с достаточной энергией и скоростью, чтобы получить изображения мимолетного процесса. Членам команды потребовалось два отдельных объекта для поддержки скорости охлаждения, которую они хотели протестировать, которая варьировалась от температур от десятков тысяч до более миллиона кельвинов в секунду. Данные, собранные исследователями, показали взаимосвязь между двумя типами кристаллических структур, аустенитом и дельта-ферритом, причем последний связан с растрескиванием печатных деталей.
Когда скорость охлаждения превысила 1,5 миллиона кельвинов (2,7 миллиона градусов по Фаренгейту) в секунду, аустенит начал доминировать над своим соперником. Этот критический порог совпал с тем, что предсказывала модель.
«Модель и экспериментальные данные хорошо согласуются. Когда мы увидели результаты, мы были очень взволнованы», — сказал Чжан.
Модель долгое время была надежным инструментом для проектирования материалов в традиционном производстве, и теперь пространство 3D-печати может получить такую же поддержку. Результаты показывают, что модель может информировать ученых и инженеров о том, какую скорость охлаждения выбрать для ранних этапов затвердевания в процессе печати. Таким образом , в желаемом материале появится оптимальная кристаллическая структура , что сделает 3D- печать металлом менее сложной задачей. «Если у нас есть данные, мы можем использовать их для проверки моделей. Так вы ускорите широкое внедрение аддитивного производства для промышленного использования », — сказал Чжан.
Источник: https://android-robot.com/

Благодаря этому анализ удалось провести на небольших кристаллах, а точность определения структуры оказалась не меньше, чем при применении электронной дифракции.
Один из самых надежных и одновременно доступных методов подтверждения структуры молекулы – это рентгеноструктурный анализ. Но чтобы им воспользоваться, химику нужен достаточно большой –несколько десятых миллиметра для каждого ребра – монокристалл вещества, которое он хочет анализировать. А если размеры кристалла меньше, выяснить его структуру с помощью рентгеновской дифракции не получится.
Но в 2011 году ученые из Германии и США предложили метод анализа кристаллов нанометрового размера. Их идея была в том, что для генерации рентгеновского излучения можно использовать лазер на свободных электронах, способный генерировать очень мощное излучение, нужное для получения четко дифракционной картины от маленьких кристаллов. Проблема этого подхода была в том, что излучение такой мощности разрушает молекулы. Но химики научились регистрировать дифракционную картину до разрушения структуры, а затем повторять эту процедуру много раз на большом количестве маленьких монокристаллов – так им удалось найти способ получения четкого паттерна дифракции.
В 2011 году лазерный рентгеноструктурный анализ (ЛРСА) ученые применили для исследования монокристаллов белков, которые дают большое количество дифракционных пятен. А применить его для вещества, состоящего из малых молекул, получилось недавно у химиков под руководством Кодзи Енэкуры (Koji Yonekura) из Университета Тохоку. Они решили применить ЛРСА и электронную дифракцию (ее тоже можно проводить на маленьких кристаллах) для определения структуры соли красителя родамина-6G, а затем сравнить точность двух методов.
Для этого авторы статьи закристаллизовали соль родамина (диаметр кристаллов лежаь в диапазоне от одного до пяти микрометров), а затем анализировали его тремя методами: ЛРСА, электронной дифракцией при комнатной температуре и криоэлектронной дифракцией при температуре жидкого азота. При комнатной температуре дифракция электронов дала меньшие значения отклонений модельных длин связей от экспериментальных – поэтому в итоге для сравнения использовали ее.
В результате оказалось, что оба метода дают практически одинаковые структуры, но ЛРСА позволяет найти структуру с меньшими стандартными отклонениями рассчитанных длин связей – иногда даже в несколько раз. Поэтому химики сделали вывод, что лазерный рентгеноструктурный анализ можно использовать для определения структуры небольших молекул так же успешно, как и электронную дифракцию.
Несмотря на появление новых кристаллографических методов, кристаллография как научная область последнее время сталкивается с большими проблемами – в частности, с фальсификацией данных. Об этом можно подробнее прочитать в нашем материале «Деплатформинг структур».
Источник: https://nplus1.ru/

Представители компании «Габриэль-Хеми-Рус-2» (Gabriel-Chemie Rus,г. Москва) приняли участие в IV Всероссийском полимерном форуме «Перспективы развития — 2023», который был организован Ассоциацией полимерной интеграции (АПИ), медиапартнером форума выступили ПластМедиа.

Мероприятие собрало более 90 участников в очной формате и 40 — при онлайн-трансляции. Участники форума прослушали доклады спикеров, представляющих поставщиков материалов и услуг для трубной индустрии, после чего смогли задать вопросы докладчикам и принять участие в обсуждении как непосредственно тем представленных презентаций, так и вопросов, связанных со специализацией докладчиков.

Главный технолог «Габриэль-Хеми-Рус-2» Михаил Борисов выступил с докладом о добавках для лазерной маркировки пластмасс, производимых компанией локально, что особенно актуально в условиях ограничений на ввоз импортной продукции и сырья.
«Лазерная маркировка пластмассовых деталей отличается высокой скоростью и отсутствием контакта. Она подходит для ровных, грубых, многоуровневых или изогнутых поверхностей, не требует чернил и растворителей, а также предварительной обработки поверхности. Лазерная маркировка имеет максимальную гибкость для сложных и быстро изменяющихся макетов, а также износостойкость, химическую стойкость и светостойкость, что позволяет применять ее для защиты изделия от подделки. Мы предлагаем наносить лазерную маркировку на сигнальную полосу труб, используя нашу добавку не во всю массу внешнего слоя полимерной трубы, а только в соэкструзионную зону, что значительно выгоднее с экономической точки зрения», — рассказал Михаил Борисов.
Компания «Габриэль-Хеми-Рус-2» является производителем суперконцентратов и добавок, используемых в переработке термопластичных полимеров. Данные добавки широко используются при производстве литьевых и экструзионных изделий из пластмасс.
В зависимости от потребности клиента в качестве полимера-носителя могут выступать: ПЭ, ПП, ПММА, ПС, АБС, САН, ПА, ПЭТ, ПК, а также на универсальной основе, совместимой с большинством термопластичных полимеров. Компания производит подбор цвета по образцу заказчика и по каталогам Pantone, RAL.


Источник: https://plastinfo.ru/

© 2024 Лазерная ассоциация

Поиск