Ученые создали из микроволновой печи реактор. Так они получили новые материалы

Микроволновые печи нередко встречаются на кухнях в домах, еще почаще чем в лабораториях. 5 лет вспять, когда Риджа Джаян была новеньким доктором Института Карнеги-Меллона, она была заинтригована мыслью использования микроволн для выкармливания материалов. вкупе с иными исследователями она показала, что микроволновое излучение содействует температурной кристаллизации и росту глиняних оксидов. Было неясно, как конкретно это делают микроволны, и эта загадка вдохновила Джаян на реинжиниринг микроволновой печи за $30, чтоб она могла изучить динамические эффекты микроволнового излучения на рост материалов. О ее новейшей работе докладывает Journal of Materials Chemistry.

сейчас Джаян, который на данный момент является доцентом кафедры машиностроения, сделала прорыв в нашем осознании того, как микроволны влияют на химию материалов. Она и ее ученик Натан Накамура подвергли оксид олова (керамику) микроволновому излучению с частотой 2,45 ГГц и узнали, как выслеживать (in situ) структурные конфигурации атома по мере их появления. В итоге ученые показали, что микроволны влияют на кислородную подрешетку оксида олова через преломления, вносимые в локальную атомную структуру. Такие преломления не появляются при синтезе обыденных материалов, где энергия конкретно применяется в виде тепла.

В отличие от прошлых исследовательских работ, которые мучались от невозможности выслеживать структурные конфигурации во время внедрения микроволн, Джаян разработала новейшие инструменты для исследования этих динамических, управляемых полем конфигураций в локальной атомной структуре. Она сделала специально разработанный микроволновый реактор, обеспечивающий синхротронное рассеяние рентгеновских лучей на месте. Выявив динамику того, как микроволны влияют на определенные хим связи во время синтеза, Джаян закладывает базу для сотворения глиняних материалов с новенькими электрическими, термическими и механическими качествами.

Как мы узнаем динамику, мы сможем применять эти познания для производства материалов, дальних от равновесия, также для разработки новейших энергоэффективных действий для имеющихся материалов, таковых как трехмерная печать керамики. Коммерциализация аддитивного производства металлов и пластмасс обширно всераспространена, но этого недозволено сказать о глиняних материалах. Трехмерная печать керамики может продвинуть вперед отрасли, начиная от здравоохранения — представьте для себя искусственные кости и зубные имплантаты — до промышленных инструментов и электроники — керамика способна выдерживать высочайшие температуры, в отличие от металлов. Но интеграция глиняних материалов с современными технологиями трехмерной печати затруднена, поэтому что керамика хрупкая, требуются сверхвысокие температуры, и мы не осознаем, как надзирать их характеристики в процессе печати.

Риджа Джаян, доктор Института Карнеги-Меллона

Выводы Джаяна были получены в итоге нестандартных тестов, в каких использовалась композиция инструментов. Она употребляла анализ функции распределения пар рентгеновских лучей (PDF), чтоб предоставить в настоящем времени структурную информацию о оксиде олова, когда он подвергался действию микроволнового излучения . Она сравнила эти результаты с оксидом олова, который был синтезирован без действия электромагнитного поля. Сопоставление показало, что микроволны влияют на структуру атомного масштаба, нарушая кислородную подрешетку. «Мы были первыми, кто обосновал, что микроволны делают такие локальные взаимодействия, разработав способ, позволяющий следить за ними вживую во время хим реакции», — гласит Джаян.

Эти опыты было очень трудно провести, и для их требовался особый микроволновый реактор. Он был разработан в сотрудничестве с Gerling Applied Engineering, а опыты проводились в Брукхейвенской государственной лаборатории (BNL) Министерства энергетики США (Соединённые Штаты Америки — «Еще один вывод из этого исследования состоит в том, что микроволны могут созодать больше, чем просто нагрев. Они могут иметь нетепловой эффект, который может изменять структуру материалов, как мозаика», — гласит Джаян. Основываясь на данной для нас концепции, она изучит, как применять микроволны для сотворения новейших материалов.

Читать также

Поглядите, где на данный момент летит марсоход Perseverance

Симптомы (Симптом от греч. — случай, совпадение, признак — один отдельный признак, частое проявление какого-либо работоспособности»>заболевания, патологического состояния или нарушения какого-либо процесса жизнедеятельности) коронавируса у малышей. На что стоит направить внимание?

Астрологи узрели, как темная дыра испускает мерцающее гамма-излучение

Источник