Народные изобретения
Главная тематика сайта - альтернативные источники энергии
Каталог статей
Меню сайта

Новые изобретения

Популярное

Форма входа

Поиск

Друзья сайта

Статистика

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0

Приветствую Вас, Гость · RSS 18.08.2017, 21:17

Главная » Статьи » Изобретения для дома » Строй материалы

Материал «легче воздуха» – твердая вакуумная пена

Эта идея, возможно, несколько опередила время, и в данный момент не актуальна. Но кто знает, вдруг "завтра" (при определенном стечении обстоятельств и неожиданном повороте истории) она станет панацеей для спасения цивилизации, или по крайней мере, сохранения комфортных условий существования для человечества... ("новый ледниковый период" - ?!)

Речь идет о новом материале с несколько неожиданными свойствами. Они больше всего подходят для строительства ...замков на песке... :-)

Подана заявка на изобретение, осталось практически проверить принцип. Если кто-нибудь захочет провести эксперимент, есть вариант с упрощенной формой. Лучше всего провести его на производстве традиционного пеностекла - так будет проще и дешевле. Тот, кто сделает образец - автоматически вступает в долю в соотношении 50/50.

Материал, полученный данным способом, при достаточной прочности обладает двумя основными полезными свойствами - очень низкой теплопроводностью и очень малой удельной плотностью - вплоть до веса воздуха или менее, и может применяться для создания:

1. В строительстве -
а). Для улучшения традиционного строительства - разгрузки несущих конструкций, облегчения строительных материалов;
б). Для создания крупнокупольных зданий типа спортивных/зрелищных сооружений - в качестве подстилающего или основного материала свода.

2. В качестве легкого эффективного термоизолятора в любой отрасли.

3. Водных плавательных средств (в первую очередь огромных (около кв.км) искусственных островов);

4. Постройки внешних защитных куполов для жилых поселений в условиях безвоздушного пространства малых планет или аномально низких температур гипотетического "ледникового периода".

Близким по внутренней структуре можно назвать аэрогель. А так же пеностекло. Против аэрогеля - вакулас гораздо прочнее (при той же плотности), а против пеностекла - гораздо легче, при той же прочности.

Сущность изобретения заключается том, что вещество (стекло, песок), подвергнутое обработке данным способом, становиться очень сильно пористым, пенообразным (подобным мыльной пене), при этом отдельные пузырьки пены, имея очень тонкие стенки и довольно крупные габариты (от 5 до 100 мм), заполнены сильно разреженным газом, практически вакуумированы в различной степени. Исходный материал, из которого состоит пена, в обычных условиях твердый, прочный, что сохраняется в отдельно взятых частицах пены (перегородках). Вследствие этого общая средняя плотность куска материала крайне низка при достаточной прочности.
Если использовать оптимальное по прочности исходное вещество, возможно достижение средней плотности ниже нормальной плотности воздуха, в этом случае указанный кусок будет обладать "летучестью", подниматься в верхние слои атмосферы.
Другим ценным эффектом является крайне низкая теплопроводность (как у вакуумного термоса).

Материал, названный "вакулас" - (вакуум глас - вакуумированное стекло) изготавливается следующим образом:

Берут расплавленное стекло и продувают его с целью получения пены:
- сильно нагретым воздухом, или сильно нагретым паром какого-либо вещества с большим коэффициентом теплового расширения, или горящим газом (работающая горелка находится в толще расплава);

Полученной пеной заполняют многоразовую литьевую форму, которая должна иметь строгие стандартные размеры и очертания параллелепипеда. Это обусловлено тем, чтобы впоследствии было удобно собирать отдельные блоки в большую конструкцию необходимых размеров и конфигурации, аналогично кирпичной кладке.
Форма изготавливается из тугоплавкого материала (t пл. >1500 град.С), и должна быть покрыта изнутри материалом, предотвращающим прилипание стекла к ее стенкам. Например, фольгой из тугоплавкого металла, или каким-либо другим известным способом. Форма должна быть разборной, состоящей из плоских стенок (для технологичности повторного использования), например, из толстых (около 3-5 мм) стальных листов. Фольгу можно снимать после остывания медленным наматыванием на валик с постепенным отрыванием от отливки. Или оставлять на блоке, что увеличит его прочность.

Литьевая форма помещается в дополнительную прочную герметичную оболочку (толстостенную камеру) с плотной крышкой, обеспечивающую исключение сообщения ее внутренней полости с внешним пространством. Это делается для того, чтобы полностью устранить возможность "подсоса" наружного воздуха при остывании наполнителя.

Герметичная оболочка должна быть настолько прочной, чтобы противостоять атмосферному давлению. Форма заполняется горячей пеной, после чего наглухо перекрываются каналы входа и выхода, и происходит процесс остывания (застывания) отливки.

В нормальных условиях при остывании пузырьки стеклянной пены сжимаются, теряют объем под действием атмосферного давления. Если же они будут находиться в условиях вакуума, которые (или аналогичные им) создадутся при остывании в условиях замкнутого пространства формы, их средний (общий) объем останется равным первоначальному. А внутри пузырьков будет создаваться разрежение, в степени, соответствующей газовой среде, благодаря которой они образовались. В идеале можно подобрать такие ингредиенты, когда молекулы активного газа при остывании до нормальных температур будут оседать на стенках пузырьков, дополнительно укрепляя их.

Форма отдельных пузырей будет приближающейся к кубу или, вернее, многограннику, и оболочки отдельных пузырьков, точнее стенки, перегородки между камерами с пустотой, будут в основном плоскими, параллельно-перпендикулярными между собой, что так же увеличит жесткость модуля.

В процессе остывания внешние, ближайшие к стенкам формы, пузыри будут остывать раньше, давление в них будет снижаться быстрее. Из-за этого они уменьшатся в объеме относительно внутренних, более горячих, находящихся ближе к центральной части формы, которые из-за более высокого давления будут увеличиваться.
При этом толщина стенок внешних пузырьков будет увеличиваться, а внутренних, вследствие растяжения, уменьшаться. При снижении температуры внешних пузырьков до критической точки отвердевания, процесс их линейного уменьшения остановится. Вероятно, до этого момента несколько внешних слоев пузырей сольются в относительно толстую пленку с мелкими вкраплениями газа. Зато во внутренних слоях из-за этого размер пузырьков значительно увеличится при уменьшении толщины оболочек. Вследствие этого локальная плотность модуля в различных частях будет разной. Она будет уменьшаться от периферии к центру.
Если удалить (срезать или растворить) внешние слои, общая плотность модуля еще больше снизится, что можно использовать для достижения плотности меньшей, чем у воздуха.

Этот эффект можно использовать для увеличения подъемной силы, хотя при этом снизится механическая прочность. Но к прочности отдельного модуля в составе конструкции предъявляются пониженные требования, так как она собирается на клею, по принципу кирпичной кладки. При этом давить она будет не вниз, а вверх. Собранную конструкцию можно покрыть защитной оболочкой, от полимерной пленки до металлической брони - лишь бы это было рентабельно с точки зрения грузоподъемности.

Внутренняя структура модуля состоит из множества изолированных камер с общими «несущими» стенками (перегородками), при этом они автоматически распределяются «по возрастанию/убыванию» комплекса параметров (внутреннему давлению, толщине стенок, площади поверхности). Это способствует постепенному распределению внешнего атмосферного давления и полезной нагрузки между отдельными ячейками модуля, что дает хорошую сопротивляемость «схлопыванию» при малой толщине и весе материала их оболочек.

Габаритные размеры базового модуля имеют достаточно важное значение с точки зрения распределения пузырьков-ячеек по «калибру». При большем размере модуля изменение размеров ячеек в слоях будет более плавным, что даст улучшение прочностных характеристик. Кроме того, при больших размерах модуля можно добиться его меньшей суммарной плотности. Регулировкой времени остывания отливки также можно управлять внутренней структурой модуля (соотношением размеров пустот и толщиной перегородок).

Стекло использовано в качестве материала основы потому, что обладает необходимой (возможно, наилучшей из современных материалов) комбинацией свойств – прочность/жесткость/газонепроницаемость - для поддержания формы пены в стабильном состоянии после остывания, а так же потому, что имеет подходящие пластические характеристики в расплавленном состоянии, которые достаточно легко изменять путем подбора необходимой рецептуры.

Возможно, некоторые полимеры (например, ПЭТ), так же обладают указанным комплексом свойств. В противном случае следует их создать. Использование полимеров еще более увеличит эффективность этой технологии (вследствие использования более низких температур, а следовательно, меньших энергозатрат).

Пишите письма :-)
Вакула. l___l(at)pochta(dot)ru

Категория: Строй материалы | Добавил: sannq (24.12.2009)
Просмотров: 3437 | Комментарии: 1 | Рейтинг: 5.0/1
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Copyright MyCorp © 2017
Сделать бесплатный сайт с uCoz