Connect with us

Наука

Износостойкость алюминиевых сплавов повысили в 25 раз

Published

on

Изначально новый тип сплава мягче прежних аналогов, но постепенно он становится все более устойчивым к усталости металла

Износостойкость алюминиевых сплавов повысили в 25 раз

© Marcin Balcerzak/Shutterstock/FOTODOM

ТАСС, 15 октября. Ученые разработали новый тип микроструктуры для алюминиевых сплавов, которая примерно в 25 раз повышает их стойкость к усталости металла и другим последствиям механических деформаций. Статью с описанием работы опубликовал научный журнал Nature Communications.

"Мы обратили внимание на тот факт, что структура сплава при эксплуатации неизбежно будет меняться. Поэтому мы создали сплав с изначально низкой прочностью. При этом под нагрузкой он будет все более стойким к усталости металла", – рассказал один из разработчиков, профессор Университета им. Монаша (Австралия) Кристофер Хатчинсон.

Алюминий и его сплавы широко используются в быту и промышленности, уступая в популярности лишь стали. Особенно часто алюминиевые сплавы применяют в авиации и других отраслях, где нужна комбинация из низкой массы и высокой прочности.

Главный недостаток всех форм алюминия заключается в том, что высокопрочные материалы на его основе особенно сильно подвержены так называемой усталости металла. Так ученые называют процесс накопления в структуре металлических изделий микротрещин и повреждений под действием циклических нагрузок или деформаций. Эти повреждения резко меняют их свойства, из-за них некоторые детали или вся конструкция в целом часто разрушаются.

Защита металла от усталости

Хатчинсон и его коллеги выяснили, что алюминиевые сплавы можно сделать гораздо более стойкими к усталости металла. К такому выводу они пришли, изучая, как внутреннее устройство трех подобных материалов, которые состояли из меди, магния, кремния и цинка, влияло на то, как быстро на их поверхности и в толще скапливались трещины и другие повреждения.

Опыты показали, что главная причина усталости металла заключалась в неоднородности структуры таких сплавов. Внутри них ученые обнаружили особые зоны, которые не изменили своей структуры в ходе так называемого "старения металла" – особого технологического процесса, который повышает прочность сплава.

Эти участки были значительно мягче остальных областей сплава, из-за чего они сильнее реагировали на циклические деформации и другие механические нагрузки. В результате на границе между ними и более прочными регионами возникает множество микротрещин, из-за чего в итоге и проявляется усталость металла.

Металлурги решили эту проблему. Они обратили внимание, что при механических нагрузках атомы алюминия могут легко мигрировать внутри подобных зон даже при комнатной температуре. Руководствуясь этой идеей, ученые создали новый тип сплава, который изначально был мягче прежних аналогов. При этом за счет миграции атомов он постепенно становился более прочным.

Дальнейшие наблюдения показали, что благодаря этому ученые повысили стойкость алюминиевых сплавов к усталости металла примерно в 25 раз. Разработчики надеются, что их подход поможет алюминиевой промышленности решить одну из главных ее проблем, с которой ученые и инженеры безуспешно боролись на протяжении более полувека.

Continue Reading
Click to comment

Leave a Reply

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Наука

Для наблюдений за миллионом пингвинов впервые применили автономных дронов

Published

on

Благодаря математическому алгоритму POPCORN это занимает всего три часа – при том, что людям для этого нужно примерно двое суток, вертолет и хорошая погода

Для наблюдений за миллионом пингвинов впервые применили автономных дронов

© Shutterstock/FOTODOM

ТАСС, 28 октября. Американские ученые впервые успешно использовали несколько автономных дронов для непрерывных наблюдений за крупнейшей в мире колонией пингвинов Адели на острове Росса – там живет более миллиона особей. Статью с описанием их разработки опубликовал научный журнал Science Robotics.

"Человек никогда не сможет подпрыгнуть высоко в небо и подсчитать все 300 тысяч пар гнездящихся пингвинов или отследить все лесные пожары в окрестностях. Наш эксперимент показал, что благодаря эскадрилье автономных роботов можно наблюдать за тем, как меняется мир вокруг нас на таких масштабах, о которых мы раньше и не могли помыслить", – рассказал один из разработчиков, математик из Стэнфордского университета (США) Кунал Шах.

Арктика и Антарктика остаются одними из самых уязвимых регионов на планете для глобального потепления. За последние годы среднегодовые температуры на их территории выросли на шесть-семь градусов. Расчеты климатологов показывают, что если льды в этих областях продолжат таять, то серьезно изменится круговорот течений и необратимо поменяется климат всей планеты

Из-за этого экосистемы Заполярья ждет множество опасных перестроек. В частности, арктические хищники из-за глобального потепления в два раза чаще крадут яйца птиц и разоряют их колонии, а из-за летних проливных дождей в некоторых областях Антарктики стали массово гибнуть птенцы многих видов пингвинов.

Из-за этого экологи предполагают, что в ближайшие несколько десятилетий численность большинства этих птиц, в том числе пингвинов Адели и императорских пингвинов, может резко снизиться. Самые уязвимые виды пернатых могут исчезнуть уже к середине или концу XXI века. Ученые регулярно следят за их колониями, однако часто делать это сложно из-за непогоды или отдаленности от населенных пунктов.

Робопомощник эколога

Шах и его коллеги решили эту проблему. Они создали алгоритм POPCORN, благодаря которому для этих целей можно использовать небольшие эскадрильи из автономных дронов, которые могут в полностью автоматическом режиме следить за колониями птиц и передавать эти сведения полярникам и ученым.

Работу этой программы стэнфордские математики и экологи проверили на крупнейшей в мире колонии пингвинов Адели, которая расположена на восточном побережье антарктического острова Росса. В этой колонии, по оценкам экологов, живет около миллиона птиц, из которых более 300 тысяч семейных пар пингвинов, которые выращивают птенцов.

' Видео от разработчиков. Credit — Stanford University / Youtube'

Ученые разместили на периферии этой колонии пять посадочных площадок для дронов. Там беспилотники могли подзаряжаться и сгружать собранные данные. Исследователи загрузили в их память маршруты, подготовленные при помощи POPCORN. Благодаря этому можно проводить полную перепись колонии каждые три часа, при этом человек в подсчете никак не задействован.

Для сравнения, "ручной" подсчет пингвинов и изучение общего состояния колонии обычно требует у экологов примерно двух суток и облета на вертолете. Сделать это удается далеко не всегда из-за необычно сильных ветров, которые периодически возникают у берегов острова Росса. В дополнение к высокой скорости работы и постоянному характеру наблюдений, для работы дронов не нужно больших затрат ресурсов, так как ученым не нужно тратить деньги и время на доставку топлива для вертолета за южный полярный круг.

По словам стэнфордских математиков, таким же образом можно наблюдать и за другими видами птиц и животных, а также отслеживать различные природные и техногенные катастрофы, которые случаются на большом расстоянии от мест обитания человека. Ученые надеются, что их алгоритм найдет свое применение в самых разных областях экологии и прочих наук о Земле.

Continue Reading

Наука

Ученые проследили за распространением коронавируса среди футболистов РПЛ

Published

on

Оказалось, что чаще всего COVID-19 болели полузащитники

Ученые проследили за распространением коронавируса среди футболистов РПЛ

© Сергей Савостьянов/ТАСС

ТАСС, 28 октября. Медики выяснили, что к концу сентября этого года коронавирусной инфекцией переболели примерно 15% игроков Российской премьер-лиги (РПЛ). Причем около половины из них перенесли болезнь без видимых симптомов и последствий для игровой практики. Предварительные результаты исследования опубликовала электронная научная библиотека medRxiv.

"В общей сложности коронавирусом заразились 103 игрока РПЛ, что говорит о высокой распространенности SARS-CoV-2 среди профессиональных футболистов. Но даже если болезнь протекала с симптомами, они всегда были мягкими и никогда не вели к проблемам при возвращении к тренировкам", – пишут исследователи.

Чемпионат России по футболу и Континентальную хоккейную лига (КХЛ), как и многие другие спортивные турниры, временно приостановили в середине марта из-за пандемии COVID-19. Футбольный сезон возобновили в июне, после того как число заражений начало снижаться. Однако практически сразу медики зафиксировали случаи массового заражения SARS-CoV-2 во многих командах.

В результате некоторые матчи перенесли, каким-то командам засчитывали технические поражения, а кто-то выходил на поле в неоптимальных составах. Схожая ситуация наблюдается и в КХЛ, где вспышки коронавирусной инфекции происходили практически во всех командах. В ответ на распространение COVID-19 медицинский персонал и руководство РПЛ и КХЛ выработали меры, призванные не допустить остановку чемпионатов и замедлить распространение вируса.

Российские медики под руководством главного врача сборной России по футболу и научного сотрудника Сеченовского университета Эдуарда Безуглова провела первые детальные исследования того, как коронавирус нового типа распространялся по российским футбольным клубам после возобновления чемпионата и в начале осени.

Ученые воспользовались тем, что РПЛ обязала всех игроков сдавать тесты на SARS-CoV-2 за три дня до возобновления чемпионата, а затем проходить повторную проверку на присутствие следов РНК коронавируса в организме каждую неделю. В общей сложности это обследование проходили 710 профессиональных футболистов.

Футбол в условиях эпидемии

Результаты анализа показали, что за первые три месяца возобновившегося сезона коронавирусом заразились почти 15% игроков, средний возраст заболевших – около 25 лет. Чаще всего COVID-19 подхватывали полузащитники – на их долю пришлось около 40% заразившихся. Меньше всего больных было среди вратарей (12%).

Чуть больше чем у половины больных футболистов проявлялись видимые симптомы болезни. Во всех случаях она протекала легко, симптомы COVID-19 среди футболистов ограничивались головной болью, потерей обоняния, повышенной температурой и усталостью. Примерно у трети игроков, испытывавших симптомы инфекции, а также у пятой части всех зараженных футболистов проявились повреждения легких.

Все подобные нарушения и другие проблемы со здоровьем, характерные для COVID-19, полностью исчезли после выздоровления футболистов, и не повлияли на их игровые качества после возвращения к тренировкам. В среднем футболисты выздоравливали примерно за 20 дней. Сейчас все они вернулись к играм, кроме двух игроков, чьи контракты закончились.

Результаты ученых говорят о том, что, несмотря на меры, которые предпринимают врачи клубов и вся лига в целом, футболисты достаточно часто заражаются коронавирусом. Однако при этом инфекция не ведет к серьезным последствиям для их здоровья и игровым характеристикам.

С другой стороны, отмечают ученые, количество заражений в РПЛ оказалось значительно выше, чем в других европейских футбольных первенствах. Исследователи предполагают, что это может быть связано с тем, что в России фанатам разрешили посещать игры практически сразу, что было запрещено в бундеслиге и других чемпионатах Европы, а также с тем, что игрокам в России часто приходится летать на большие расстояния.

Исследователи не исключают и того, что большое количество случаев заражений связано с тем, что на COVID-19 тестировали всех футболистов РПЛ в целом. Вполне возможно, что аналогичная ситуация была характерна и для европейских первенств, однако из-за легкого характера течения болезни и отсутствия симптомов о большей части случаев врачи могли просто не узнать.

Следует добавить, что статью ученых не рецензировали независимые эксперты и не проверяли редакторы научных журналов, как это обычно бывает в подобных случаях. Поэтому к выводам из нее и аналогичных статей нужно относиться осторожно.

Continue Reading

Наука

Возможность участия эпигенетики в эволюции доказали на дрожжах

Published

on

Ученые считают, что результаты их работы позволяют создать единую теорию эволюции, в которой учтено и влияние эпигенетических факторов

Возможность участия эпигенетики в эволюции доказали на дрожжах

© AP Photo/Ted S. Warren

ТАСС, 28 октября. Молекулярные биологи доказали, что крупные эволюционные изменения в работе цепочек генов могут возникать не только при появлении мутаций в самой ДНК, но и при изменениях в структуре ее "обертки", передаваемых по наследству. Статью с описанием их работы опубликовал научный журнал Cell Reports.

"Чистый дарвиновский подход, который опирается исключительно на генетические механизмы наследования, не может объяснить результаты наших экспериментов на дрожжах. Они указывают, что нужно объединить и генетические, и эпигенетические механизмы в единую теорию", – рассказал один из авторов работы, доцент Йельского университета (США) Мурат Акар.

Гены нужны живым организмам для того, чтобы передавать по наследству важную информацию – в них зашифрованы "инструкции" по воспроизводству необходимых для жизнедеятельности белков. Однако в этом процессе участвуют не только гены с "инструкциями", но и некоторые их соседи. Такие гены сами ничего не производят, но следят за тем, чтобы в нужное время и в нужном месте формировались белки или другие вещества. 

Совокупность таких генов ученые называют эпигеномом, а науку, которая их изучает – эпигенетикой. Благодаря подобным "менеджерам" организмы быстро адаптируются к новым условиям среды или гибко меняют программу поведения в ответ на определенные факторы.

В ходе одного из самых изученных эпигенетических механизмов – метилирования ДНК – к составляющим генетического кода, нуклеотидам, прикрепляются специальные "метки", которые влияют на дальнейшие механизмы производства белков. К примеру, некоторые растения используют эпигенетические метки для того, чтобы "запоминать" засухи, приспосабливаться к ним и передавать эту информацию "потомкам".

В последние десять лет биологи-эволюционисты ожесточенно спорят о том, какую роль эпигенетическая память может играть в эволюции животных, растений и микробов. Они не могут пока дать точный ответ на этот вопрос из-за того, что изменения, на которые может повлиять эпигенетика, накапливаются очень медленно.

Две стороны эволюции

Акар и его коллеги попытались разрешить этот спор. В ходе экспериментов они выращивали дрожжи в особой среде, в которой не было галактозы – одной из разновидностей сахаров, которым могут питаться эти грибки. Для переваривания галактозе у дрожжей есть специализированная цепочка генов, которая не участвует в других жизненных процессах.

Ученые предположили, что жизнь в подобной среде может заставить дрожжи "отключить" эту цепочку для экономии ресурсов. Исследователи проверили, так ли это на самом деле. Чтобы эффективнее следить за этим, ученые изменили структуру этой цепочки так, что при ее активации клетки дрожжей начинали светиться.

Поместив такие клетки в питательную среду с высокой или низкой концентрацией галактозы, ученые начали "сортировать" дрожжи. Они отбирали только те клетки, которые или светились максимально ярко или же были наиболее незаметны. Такие клетки помещали в ту же среду и наблюдали, как менялся характер их свечения по мере деления и формирования новых поколений дрожжей.

Оказалось, что на протяжении как минимум недели у дрожжей сохранялся высокий в первом случае или низкий – во втором – уровень активности ферментов, связанных с расщеплением галактозы, несмотря на то, что внешних стимулов для этого не было. В дальнейшем уровень активности генов изменялся не из-за мутаций в генах, а в связи с эпигенетическими процессами.

Результаты этих экспериментов, как считают Акар и его коллеги, говорят в пользу того, что эпигенетические процессы могут влиять на характер эволюции всех живых существ на Земле. Этот фактор нужно учитывать при изучении микроэволюционных и макроэволюционных процессов, заключили специалисты.

Continue Reading
Advertisement

Последние новости

Минздрав выяснил, где в РФ детская смертность в больницах выше всего Минздрав выяснил, где в РФ детская смертность в больницах выше всего
Здоровье2 часа ago

Минздрав выяснил, где в РФ детская смертность в больницах выше всего

© Владимир Гердо/ТАСС Министерство здравоохранения России обнародовало данные по смертности детей в больницах по регионам страны за 2019 год. По данным медиков, хотя детская смертность...

VEON договорился о продаже своего бизнеса в Армении VEON договорился о продаже своего бизнеса в Армении
В мире5 часов ago

VEON договорился о продаже своего бизнеса в Армении

Фото: Елена Афонина/ТАСС Москва. 29 октября. INTERFAX.RU — VEON (материнская компания «Вымпелкома») объявил, что договорился о продаже своего бизнеса в...

В мире5 часов ago

Brent торгуется у $39,16 за баррель

Москва. 29 октября. INTERFAX.RU — Котировки нефти начали коррекцию вверх после обвала в среду на данных о первом за три...

В мире6 часов ago

Банк Японии ухудшил прогноз по ВВП на текущий финансовый год

Москва. 29 октября. INTERFAX.RU — Банк Японии сохранил прежние параметры денежно-кредитной политики по итогам двухдневного заседания, которое завершилось в четверг....

В мире6 часов ago

Стороны конфликта в Нагорном Карабахе заявили о ночных обстрелах

Москва. 29 октября. INTERFAX.RU — Вооруженные силы Азербайджана ночью подвергли ракетному обстрелу столицу непризнанной Нагорно-Карабахской республики (НКР) город Степанакерт, по...

Банк Японии оставил в силе текущую политику Банк Японии оставил в силе текущую политику
Экономика6 часов ago

Банк Японии оставил в силе текущую политику

Банк Японии © AP/ Koji Sasahara Читать 1prime.ru в ТОКИО, 29 окт — Dow Jones. На заседании в четверг Банк Японии оставил...

В мире6 часов ago

Что случилось этой ночью: четверг, 29 октября

«Российский след» в «досье» на Трампа, локдаун во Франции, поражения «Зенита» и «Краснодара» в Лиге чемпионов Москва. 29 октября. INTERFAX.RU...

В мире7 часов ago

Житель Барнаула на угнанном маршрутном автобусе врезался в грузовик

Москва. 29 октября. INTERFAX.RU — Полицейские в Алтайском крае задержали жителя Барнаула, который подозревается в угоне маршрутного автобуса и совершении...

В Минздраве нашли общие черты у коронавируса и испанки В Минздраве нашли общие черты у коронавируса и испанки
Здоровье7 часов ago

В Минздраве нашли общие черты у коронавируса и испанки

© Оксана Викторова/Коллаж/Ridus.ru Главный инфекционист Минздрава России, профессор Сеченовского университета Владимир Чуланов заявил, что у коронавирусной инфекции COVID-19 есть частичное сходство...

В Госдуме предложили ввести новую систему начисления пенсий "по рангам" В Госдуме предложили ввести новую систему начисления пенсий "по рангам"
Экономика7 часов ago

В Госдуме предложили ввести новую систему начисления пенсий «по рангам»

«Пенсионное удостоверение © РИА Новости. Кирилл Каллиников Читать 1prime.ru в МОСКВА, 29 окт – ПРАЙМ. Первый зампред комитета Госдумы по экономической...

Популярное