Сіз жақұттың жарқыраған көгілдіріне таң қалдыңыз ба? Сұлулығымен бағаланған бұл таңғажайып асыл тас технологияда төңкеріс жасай алатын құпия «ғылыми күшке» ие. Қытай ғалымдарының соңғы жетістіктері сапфир кристалдарының жасырын термиялық құпияларын ашып, смартфондардан бастап ғарышты зерттеуге дейін жаңа мүмкіндіктер берді.
Неліктен жоқ't Сапфир қатты ыстықта ериді ме?
Өрт сөндірушінің күндізгі жалында ақ-ыстық болып жарқырап тұрғанын елестетіп көріңіз, бірақ мөлдір мөлдір. Бұл сапфирдің сиқыры. 1500°C-ден асатын температурада – балқытылған лавадан да ыстық – бұл асыл тас өзінің беріктігі мен мөлдірлігін сақтайды.
Қытайдың Шанхай оптика және ұсақ механика институтының ғалымдары оның құпияларын зерттеу үшін озық әдістерді пайдаланды:
- Атомдық қондырма: Сапфир атомдары алтыбұрышты торды құрайды, әрбір алюминий атомы төрт оттегі атомымен бекітілген. Бұл «атомдық тор» jus термиялық кеңею коэффициентімен мақтана отырып, термиялық бұрмалауға қарсы тұрады.t 5,3 × 10⁻⁶/°C (алтын, керісінше, 10 есе жылдамырақ кеңейеді).
- Бағытталған жылу ағыны: бір жақты көше сияқты, жылу белгілі бір кристалдық осьтер бойымен сапфир арқылы 10-30% жылдам өтеді. Инженерлер бұл «жылу анизотропиясын» жоғары тиімді салқындату жүйелерін жобалау үшін пайдалана алады.
Экстремалды зертханаларда сыналған «Суперқаһарман» материалы
Сапфирді оның шегіне дейін итермелеу үшін зерттеушілер ғарыш кеңістігінің қатал жағдайларын және гипер дыбыстық ұшуды модельдеді:
- Зымыранға қайта кіру симуляциясы: 150 мм сапфир терезе сағаттар бойы 1500°C жалынға шыдады, ешқандай жарықтар мен деформацияларды көрсетпейді.
- Лазерлік төзімділік сынағы: Қарқынды жарықпен жарылған кезде, сапфир негізіндегі компоненттер мысға қарағанда жылуды 3 есе жылдам тарату қабілетінің арқасында дәстүрлі материалдардан 300% асып түсті.
Lab Marvels-тен күнделікті техникаға дейін
Сіз байқамай-ақ сапфир технологиясының бір бөлігіне ие болуыңыз мүмкін:
- Тығызылмайтын экрандар: Apple компаниясының алғашқы iPhone телефондары сапфирмен қапталған камера линзаларын пайдаланды (шығындар ұлғайғанша).
- Кванттық есептеулер: Зертханаларда сапфир пластиналары кремнийден 100 есе ұзағырақ кванттық күйін сақтай отырып, нәзік кванттық биттерді (кубиттерді) орналастырады.
- Электрлік автомобильдер: Прототипті EV батареялары қызып кетудің алдын алу үшін сапфирмен қапталған электродтарды пайдаланады — қауіпсіз, ұзақ қашықтыққа жүретін көліктер үшін ойын өзгерткіш.
Қытайдың сапфир ғылымындағы секірісі
Сапфир ғасырлар бойы өндірілгенімен, Қытай өзінің болашағын қайта жазуда:
- Үлкен кристалдар: Қытай зертханалары қазір салмағы 100 кг-нан асатын сапфир құймаларын өсіреді, бұл бүкіл телескоп айналарын жасауға жеткілікті үлкен.
- Жасыл инновация: Зерттеушілер ескі смартфондардан қайта өңделген сапфирді жасап шығаруда, бұл өндіріс шығындарын 90%-ға төмендетеді.
- Жаһандық көшбасшылық: Жақында жарияланған зерттеуСинтетикалық кристалдар журналы, Қытайдың осы жылы жетілдірілген материалдардағы төртінші ірі серпілісін білдіреді.
Болашақ: Сапфирдің ғылыми фантастикамен кездесетін жері
Терезелер өздерін тазаласа ше? Әлде дене қызуымен зарядталған телефондар ма? Ғалымдар үлкен армандайды:
- Өзін-өзі тазартатын сапфир: Сапфирге салынған нанобөлшектер күн сәулесінің әсеріне ұшыраған кезде түтін немесе кірді ыдыратуы мүмкін.
- Термоэлектрлік сиқыр: Сапфирді жартылай өткізгіштерді пайдаланып зауыттардағы қалдық жылуды электр энергиясына түрлендіру.
- Ғарыштық лифт кабельдері: Әлі теориялық болғанымен, сапфирдің күш-салмақ қатынасы оны футуристік мегақұрылымдарға үміткер етеді.
Жіберу уақыты: 23 маусым-2025 ж