Добро пожаловать в глубокое погружение. Сегодня мы погружаемся в мир материаловедения.
О, круто.
Ага. В частности, как это революционизирует такие производственные процессы, как экструзия и литье под давлением.
Попался.
И будьте готовы к серьезным ага-моментам. Потому что то, что мы распаковываем, — это не просто постепенные изменения. Мы говорим о полной смене парадигмы того, что возможно.
Ух ты.
Ага. С предметами быта.
Я имею в виду, что самое интересное здесь то, что мы действительно находимся на пороге создания продуктов, которые смогут выдерживать условия, которые мы никогда не считали возможными благодаря этим новым материалам.
Хорошо, а какие материалы?
Вроде ПИК и ппс.
Ну, подожди секунду. Я знаю, что вы глубоко погружены в этот мир, но, например, для нашего слушателя, который, возможно, не уверен, не могли бы вы распаковать эти аббревиатуры? Что это такое и что делает их такими особенными?
Итак, PEAK означает полиэфирсектон.
Хорошо.
А ППС – это полифенолинсульфид.
Понятно.
И это высокоэффективные полимеры с невероятной термостойкостью, прочностью и жесткостью.
Ох, вау.
Знаете, представьте себе экстремальные условия внутри реактивного двигателя.
Хорошо.
Вот где PEAK процветает.
Так они используют это в реактивных двигателях?
Точно. Они могут выдерживать температуры, при которых традиционные материалы плавятся.
Итак, действительно сильная жара.
Действительно сильный нагрев.
Ух ты. Хорошо.
А pps, с другой стороны, отлично подходит для создания прочных изоляционных профилей в электронике. Так что подумайте об этих крошечных, но мощных компонентах вашего смартфона. Для правильной работы им необходима надежная изоляция, и PPS обеспечивает именно это.
Ладно, это не просто теоретические лабораторные занятия. Нет, это где-то в мире. Во всем мире наши технологии делаются лучше.
Точно.
Мне нравится, что. Хорошо. И вы упомянули, что эти материалы меняют весь процесс производства, например, экструзии. Не могли бы вы. Можете ли вы напомнить нам, что такое экструзия?
Конечно. Таким образом, экструзия по сути похожа на продавливание теста через макаронную машину.
Хорошо.
Но вместо теста мы используем полимеры, а формы макарон — это, типа, всякие изделия.
Ага.
От труб до оконных рам.
Ух ты. Хорошо.
Вы знаете, а теперь представьте, что вы добавляете в тесто крошечные частицы, такие как наночастицы или волокна, прежде чем экструдировать его.
Итак, я представляю что-то вроде посыпки к тесту для печенья.
Ага.
Но на микроскопическом уровне.
Ага.
Действительно ли это меняет прочность конечного продукта?
Да, ты понимаешь. Это называется армированием наночастицами, и это меняет правила игры.
Как же так?
Включив эти крошечные частицы, мы можем значительно повысить прочность, износостойкость и даже устойчивость к коррозии.
Ох, вау.
Из экструдированных изделий.
Так что более жесткие трубы, окна, которые не царапаются.
Точно.
Все благодаря этим крошечным частицам.
Мельчайшие частицы.
Это дико. Но мне любопытно, такие ли маленькие эти частицы.
Ага.
Как они гарантируют, что они равномерно распределены по материалу?
Это отличный вопрос.
Ага.
Это одна из самых больших проблем в материаловедении.
Да неужели?
Это как попытка равномерно распределить.
Ох, вау.
Чайная ложка сахара в бассейне.
Хорошо. Так что дело не только в добавлении частиц. Речь идет о их стратегическом распределении.
Стратегически. Это верно.
Это намного сложнее, чем я предполагал. Хорошо. Я читал о так называемой технологии реакционной экструзии.
Да.
И это звучало довольно дико. Это связано с тем, о чем мы здесь говорим?
Абсолютно. Это как вывести экструзию на совершенно новый уровень.
Хорошо.
Поэтому вместо того, чтобы просто смешивать материалы заранее.
Верно.
Технология реакционной экструзии позволяет химически модифицировать полимеры.
Ох, вау.
Во время самого процесса экструзии.
Поэтому они меняют его на лету.
На лету. Как испечь торт.
Хорошо.
И добавляю ингредиенты в середине выпекания.
Попался.
Чтобы изменить вкус и текстуру.
Так что они вроде как делают его сильнее по мере его выхода.
Ага. Ага. Это немного сложно.
Ага.
Но по сути они вводят в экструдер реактивные компоненты, которые вызывают химические реакции внутри расплава полимера. Это может привести к улучшениям на месте.
Подобно углеродному волокну, о котором мы говорили ранее, его используют при создании автомобилей.
Итак, как это делается.
Как это делается.
Ух ты.
Создание продуктов с еще лучшими свойствами, чем те, которых мы могли достичь раньше.
Хорошо. Например, в одной из статей, которые мы читали, упоминалась компания, которой удалось удвоить объемы производства.
Ух ты.
Просто корректируя формулировку их материала в ходе этого процесса.
Это фантастический пример повышения эффективности, которое мы наблюдаем благодаря этим достижениям. Не только продукты становятся лучше.
Верно.
Но производственный процесс также становится быстрее и эффективнее.
Хорошо. Так что побеждайте, побеждайте, побеждайте, побеждайте. И я готов поспорить, что повышение эффективности также играет роль в том, чтобы сделать эти процессы более экологически чистыми.
Абсолютно. Вы совершенно правы.
Хорошо.
Используя меньше материалов и производя меньше отходов, эти достижения способствуют более устойчивым методам производства.
Хорошо.
Это то, в чем мы обязательно углубимся позже.
Хорошо. Отличный подразнить.
Ага.
Но прежде чем мы забежим вперед.
Ага.
Давайте немного остановимся на производственной стороне. Конечно.
Крытая экструзия. А как насчет литья под давлением?
Таким образом, литье под давлением – это создание сложных изделий точной формы.
Хорошо.
Например, корпус вашего смартфона или сложные компоненты медицинского устройства. Попался. Думайте об этом как о заливке жидкого пластика в форму. И дать ему затвердеть.
Ага.
А теперь представьте, что вы можете создавать формы с невероятно мелкими деталями, такими как крошечные отверстия в тонких стенках, благодаря таким современным материалам, как высокоэффективные термопласты и эластомеры.
Итак, мы говорим о создании продуктов меньшего размера, более сложных и точных.
Точнее.
Точно. Никогда прежде.
Никогда прежде.
Это просто потрясающе. Но не будут ли эти крошечные детали более склонны к поломке или деформации?
Вот здесь-то и проявляется магия материаловедения.
Хорошо.
Эти передовые материалы созданы на молекулярном уровне.
Ох, вау.
Обладать исключительной точностью размеров и качеством поверхности.
Хорошо.
В их состав входят специальные добавки, которые контролируют усадку и коробление.
Так что, хотя мы говорим о действительно мелких деталях.
Ага.
Конечный продукт все еще.
Все еще сильный.
Невероятно сильный. И точный.
Точный.
Как будто они придумали, как контролировать материалы на атомном уровне.
Вы получаете. Ты быстро схватываешь суть.
Ох, вау.
Этот уровень контроля особенно важен для таких отраслей, как электроника и медицинское оборудование, где точность имеет первостепенное значение.
Верно, как кардиостимулятор.
Кардиостимулятор. Точно.
Крошечные компоненты должны быть очень точными.
Точный и надежный.
Ага.
И современные материалы делают это возможным.
Ух ты. Удивительно, как все это связано с реальными приложениями и даже с технологиями спасения жизней.
Технологии спасения жизни.
Я помню, как читал о жидкокристаллических полимерах, или ЖКП, в одном из наших источников. Как они вписываются в мир литья под давлением?
Таким образом, LCP представляют собой особый класс высокоэффективных термопластов, обладающих исключительной термостойкостью и свойствами текучести. Они невероятно полезны в электронике, поскольку могут выдерживать высокие температуры, не деформируясь и не разрушаясь.
Так что они своего рода супергерои производства электроники.
Это отличная аналогия.
Сохранение хладнокровия под давлением.
Сохранение хладнокровия под давлением.
Привет. Мне это нравится. Знаете, мы много говорили о силе, точности и эффективности.
Верно.
Но есть еще одна большая часть головоломки, которую нам нужно решить.
Что это такое?
Устойчивость.
Да.
Похоже, что материальная наука и здесь играет решающую роль.
Вы абсолютно правы. Устойчивое развитие больше не является просто модным словом. Это ключевой момент.
Хорошо.
В современном производстве. И, к счастью, материаловедение предлагает несколько интересных решений.
Хорошо. Это идеальный переход к следующей части нашего глубокого погружения.
Верно.
Давайте сменим тему и посмотрим, как эти достижения в области материалов помогают создать более устойчивое будущее.
С нетерпением жду этого.
Следите за обновлениями.
Все в порядке. Знаете, интересно думать о том, как материаловедение подталкивает производство к более замкнутой модели.
Хорошо.
Знаете, мы отходим от старой версии Dispose. Образ мышления и принятие более устойчивого подхода.
Хорошо. Итак, для нашего слушателя, который, возможно, не знаком.
Конечно.
Можете ли вы объяснить, что такое циркулярная экономика? И как эти новые материалы вписываются в эту картину?
Итак, представьте себе мир, в котором продукты изначально спроектированы так, чтобы их можно было легко разобрать и переработать. Где отходы сведены к минимуму.
Верно.
И ресурсы сохраняются в обороте как можно дольше.
Ага.
В этом суть экономики замкнутого цикла.
Хорошо.
И материальная наука предоставляет строительные блоки для воплощения этого видения в жизнь.
Таким образом, вместо того, чтобы продукты после короткого срока службы попадали на свалку, они созданы для того, чтобы их разобрать, а их материалы повторно использовать для создания чего-то нового.
Ага.
Это довольно радикальный сдвиг.
Это.
Есть ли какие-то конкретные примеры материалов, которые играют в этом ключевую роль?
Абсолютно. Одной из интересных областей является разработка биопластиков.
Хорошо.
Которые получены из возобновляемых ресурсов, таких как растения.
Ой.
Таким образом, в отличие от традиционных пластиков, изготовленных из нефти, биопластики могут разлагаться естественным путем, что снижает нашу зависимость от ископаемого топлива и минимизирует пластиковые отходы.
Итак, я действительно видел некоторые продукты, на которых написано, что они биоразлагаемые или компостируемые. Мы об этом говорим?
Вы уже видите биопластик.
Ох, вау.
Пробираются в повседневные продукты.
Хорошо.
Например, упаковка, контейнеры для пищевых продуктов и даже некоторая бытовая электроника.
Ух ты.
И поскольку исследования и разработки в этой области продолжают развиваться.
Ага.
В будущем мы можем ожидать еще большего применения биопластиков.
Похоже, что материаловедение предлагает способ создания продуктов, которые не только функциональны.
Верно.
Высокая производительность. Но это также полезно для планеты.
Точно. Нам больше не придется выбирать между инновациями и устойчивым развитием.
Точно. И речь идет не только о биопластике.
Хорошо.
Существует целый класс материалов, называемых термопластичными эластомерами или тпе.
Тпес. Хорошо.
Они предназначены для вторичной переработки.
Хорошо.
Tpes можно перерабатывать несколько раз.
Ох, вау.
Не теряя своих свойств.
Интересный.
Это делает их идеальными для продуктов с более коротким сроком службы.
Попался.
Например, чехлы для телефонов или игрушки.
Поэтому вместо того, чтобы оказаться на свалке.
Ага.
После обновления до последней версии смартфона.
Верно.
Ваш старый чехол для телефона может расплавиться. Точный. И превратился во что-то совершенно новое.
Это верно.
Это довольно круто. Я начинаю понимать, как идея экономики замкнутого цикла действительно может работать.
Ага. И на горизонте появляются еще более инновационные технологии переработки.
Хорошо. Как что?
Например, химическая переработка, которая может расщепить пластик обратно на его основные строительные блоки.
Хорошо.
Это позволяет использовать их для создания материалов первичного качества. Итак, мы движемся к будущему, в котором отходы станут ценным ресурсом.
Абсолютно.
Источник новых материалов, а не решенная проблема.
Это мощный сдвиг в перспективе.
Да, конечно. Знаете, мы много говорили о технической стороне дела.
Верно.
Но мне интересен человеческий фактор.
Конечно.
Как эти передовые материалы влияют на то, как дизайнеры думают и работают?
Вот здесь для меня все становится по-настоящему захватывающим.
Хорошо.
Передовые материалы открывают перед дизайнерами целый новый мир возможностей.
Хорошо.
Мы видим невероятно замысловатые формы, сложную геометрию и изделия, которые раздвигают границы того, что когда-то считалось достижимым.
Как будто им вручили совершенно новый набор инструментов. Оно, типа, с уникальными свойствами и потенциалом.
Уникальные свойства и потенциал.
Хорошо. Таким образом, они освободились от ограничений традиционных материалов и, наконец, могут дать волю своему воображению.
Дайте волю своему воображению.
Есть ли какие-нибудь конкретные примеры, которые действительно это демонстрируют?
Какая область особенно интересна?
Ага.
Это печать из нескольких материалов.
Хорошо.
Представьте себе, что вы можете комбинировать разные материалы с разными свойствами в одном продукте.
Ага.
Их плавная интеграция.
Хорошо.
Создать что-то одновременно красивое и очень функциональное.
Хорошо. Это немного сложно представить. Конечно. Можете ли вы привести мне пример?
Подумайте о подошве обуви.
Хорошо.
Это должно быть одновременно гибким и долговечным.
Верно.
С помощью печати из нескольких материалов вы можете создать подошву.
Хорошо.
Имеет мягкий амортизирующий слой для комфорта.
Хорошо.
Бесшовно интегрирован с прочным, износостойким слоем для долговечности.
Хорошо.
Все в одном куске.
Ой. Так что, больше не будем клеить?
Больше не нужно склеивать или сшивать разные материалы.
Попался.
Это все один кусок озилиса.
Это невероятно.
Это.
Это похоже на то, что вы создаете продукт, идеально оптимизированный как по форме, так и по функциям.
Форма и функция.
Все благодаря умению сочетать разные материалы на таком прекрасном уровне.
Прекрасный уровень. Это совершенно верно.
И возможности выходят далеко за рамки одной обуви.
Абсолютно.
Я имею в виду, подумайте о медицинских имплантатах. Медицинские имплантаты, которые могут легко интегрироваться с живыми тканями или бытовой электроникой, легкие и невероятно прочные.
Похоже, что печать несколькими материалами стирает границы между различными материалами, позволяя дизайнерам создавать продукты.
Верно.
Раньше это было невозможно.
Это как целый новый мир.
Совершенно новый мир.
Скайн открывается.
Это. И дело не только в самих материалах.
Верно.
Передовые технологии производства, такие как 3D-печать, также играют решающую роль.
Я помню, как был потрясен, когда впервые увидел 3D-принтер в действии. Это казалось волшебством.
Это своего рода волшебство.
По сути, вы строите объект.
Ага.
Слой за слоем.
Слой за слоем.
Снизу вверх. Создание чего-то совершенно уникального и персонализированного.
Персонализированный.
Как используется 3D-печать?
Таким образом, 3D-печать предоставляет этот инструмент.
Хорошо.
А современные материалы служат строительными блоками.
Попался.
Вместе они открывают новую эру персонализированного производства по требованию.
Итак, мы говорим о приготовлении вещей дома.
Это может быть дома, а может быть и на заводе.
Хорошо.
Но идея в том, что продукты можно адаптировать к потребностям отдельных людей.
Верно.
И создан на месте.
Хорошо. Так что это что-то вроде предельной, предельной настройки в настройке.
Это верно.
Вы можете создать продукт, который идеально подойдет именно вам. Или как конкретные требования конкретного приложения.
Это верно.
Возможности кажутся безграничными.
Бесконечный.
Но несмотря на все эти разговоры о высокотехнологичных материалах и футуристических производственных процессах.
Ага.
Легко увлечься вау-эффектом.
Ага.
Давайте воспользуемся моментом, чтобы связать это с повседневной жизнью. Конечно. Как эти достижения на самом деле влияют на продукты, которые мы используем? Верно. А мир вокруг нас?
Это отличный вопрос. И это то, о чем я думаю все время. Эти достижения не просто теоретические.
Верно.
Они оказывают реальное влияние на нашу жизнь.
Хорошо.
Верно. Теперь возьмем, к примеру, автомобильную промышленность.
Хорошо.
Легкие композиты.
Ага.
Подобно углеродному волокну, о котором мы говорили ранее, его используют при создании автомобилей.
Хорошо.
Это не только более экономично, но также безопаснее и стильнее.
Так что тот элегантный спортивный автомобиль, который вы видите на дороге, на самом деле может быть сделан из того же материала. Это может быть что-то вроде гоночного мотоцикла с высокими характеристиками.
Это верно.
Ух ты. Я бы никогда не догадался.
И речь идет не только об автомобилях.
Хорошо.
Подумайте об электронике, которую мы используем каждый день. Смартфоны, ноутбуки, планшеты.
Ага.
Все эти устройства становятся тоньше, легче и мощнее благодаря достижениям в области материаловедения. Наука. Помните те lcps, о которых мы говорили?
Ага.
Они играют решающую роль в создании крошечных, но мощных электронных компонентов.
Невероятно думать о том, как эти материалы формируют технологии, на которые мы полагаемся каждый день. И я много читал о том, как 3D-печать используется для создания индивидуальных протезов и имплантатов, которые идеально подходят к индивидуальным потребностям пациентов.
Это верно. Удивительно, как эти технологии настолько ощутимо улучшают жизнь.
Абсолютно. И это лишь несколько примеров.
Несколько примеров.
Влияние современных материалов ощущается во многих отраслях промышленности.
Это верно.
От здравоохранения до аэрокосмической отрасли. От аэрокосмической отрасли к возобновляемым источникам энергии.
Возобновляемая энергия.
Это действительно захватывающее время для изучения этой области.
Это так.
Итак, куда нам идти дальше? Что ждет эту захватывающую область в будущем? Давайте углубимся в некоторые тенденции и прогнозы. Хорошо. Об этом говорят эксперты.
О, это действительно так.
Ага.
Это типа.
Ага.
Будучи ребенком в кондитерской.
Хорошо.
Сегодня в области материаловедения мне нравится, что происходит так много всего.
Ага.
Но некоторые вещи мне действительно интересны.
Хорошо, как что?
Ну, во-первых, стремление к еще более замечательным свойствам материала неустанно.
Хорошо.
Представьте себе полимеры, настолько прочные и в то же время такие легкие, что из-за них современные композиты выглядят неуклюжими.
Прочнее стали, но легче пластика.
Точно.
Я имею в виду, это звучит почти невозможно.
Это так, но именно к этому и направлены исследования.
Но что бы мы вообще делали с такими материалами?
Приложения просто ошеломляют.
Хорошо, как что?
Подумайте об аэрокосмической отрасли.
Хорошо.
Более легкие самолеты означают меньший расход топлива.
Верно.
Значительное сокращение выбросов.
Хорошо, да, это имеет смысл.
Или в строительстве.
Ага.
Представьте себе сейсмостойкие здания.
Верно.
При этом невероятно энергоэффективен.
Хорошо.
Благодаря этим сверхпрочным изоляционным материалам.
Хорошо. Теперь я понимаю масштаб изменений, которые это может принести.
Это огромно.
Да, вы упомянули несколько вещей.
Ага.
Вас взволновал. Что еще у вас на радаре?
Что ж, устойчивость — это больше, чем тенденция, это необходимость. Конечно, в будущем материалы на основе биоматериалов не просто заменят пластик, но даже превзойдут его.
Хорошо, так еще лучше, еще лучше.
Представьте себе упаковку, которая питает почву после использования.
Хорошо.
Не засорять свалки веками.
Так от колыбели до могилы, от колыбели до колыбели.
Точно.
Мне это нравится. А что насчет производственной стороны?
О, производство станет еще более диким.
Ох, ладно. Как же так?
Мы говорили о 3D-печати, да. Будьте готовы к 4D-печати.
3D-печать.
4D-печать. Представьте себе материалы, которые могут со временем менять форму или свойства в зависимости от окружающей среды.
Ладно, вроде бы, все меняется по мере того, как происходит в мире.
Как это происходит в мире.
Хорошо.
Подумайте о самовосстанавливающихся конструкциях или одежде, которая адаптируется к погоде.
Так это вообще реально или это научная фантастика?
Это реально. Это потрясающе. Пока еще рано, но исследователи разрабатывают материалы, которые могут складываться, разворачиваться или даже восстанавливаться на основе запрограммированных инструкций или даже внешних раздражителей.
Например, температура и все такое.
Приложения огромны.
Да, вы сказали, от медицинских имплантатов.
К медицинским имплантатам, адаптивной архитектуре.
Ох, вау. Ладно, это официально свело меня с ума. Ага. Мы говорим о материалах, которые почти как живые.
Они почти как живые.
Это очень многое нужно принять.
Это.
Но мне кажется, что мы лишь прикоснулись к тому, что может предложить материаловедение.
Абсолютно. И это то, что так увлекательно в этой области. Он постоянно развивается, расширяет границы и бросает вызов тому, что мы считали возможным. Материалы, которые мы создаем сегодня, будут формировать мир завтрашнего дня: от предметов повседневного использования, которые мы используем, до грандиозных проблем, с которыми мы сталкиваемся как общество.
Это было невероятное путешествие по миру материаловедения. Мы перешли от микроскопического уровня наночастиц к макроуровне воздействия на промышленность и планету.
Было очень приятно поделиться с вами этим глубоким погружением.
Мол, почему? С нашими слушателями. Ага. Прежде чем мы подведем итоги, у меня к тебе последний вопрос, дорогая. Слушать.
Хорошо.
Подумайте о повседневных предметах вашей жизни.
Ага.
Что бы вы изменили, если бы у вас был доступ ко всем этим невероятным новым материалам?
Хороший вопрос.
Дайте волю своему воображению. Возможности поистине безграничны. Спасибо, что присоединились к нам на Deep
