Звук соединяет дерево с металлом

10.09.2024

Традиционные методы соединения материалов, особенно дерева и металла, часто предполагают использование клеев, которые могут нанести вред окружающей среде. Австрийские ученые из Технологического университета Граца предложили два инновационных подхода, которые обещают изменить эту ситуацию. Исследователи разработали методы соединения материалов на уровне пор, используя звук и 3D-печать, полностью отказавшись от вредных химических клеев.

Промышленные клеи, особенно на основе нефти, имеют существенные недостатки. Они требуют значительных энергетических затрат для производства, могут быть опасны для работников и загрязняют окружающую среду при утилизации. Хотя существуют экологически чистые альтернативы, австрийские ученые пошли еще дальше, предложив два новых метода соединения материалов без использования каких-либо клеев.

Первый метод основан на 3D-печати. Ученые разработали процесс, который они назвали "сложением". Суть метода заключается в том, что различные материалы, такие как полимеры и металлы, печатаются непосредственно на поверхность древесины, проникая в ее поры. В результате образуется прочное соединение, сравнимое по прочности с клеевым. Исследователи отмечают, что при разрыве соединения разрыв происходит не в месте соединения, а внутри материалов, что свидетельствует о высокой прочности полученной связи.

Авторы исследования считают, что прочность соединения можно повысить путем предварительной обработки древесины лазером для создания более сложных структур пор. Однако, они стремились разработать метод, который требует минимальной обработки и не использует химикатов.

Второй метод, предложенный учеными, основан на использовании ультразвука. С помощью специального инструмента, сонотрода, создаются высокочастотные звуковые волны, которые вызывают трение в месте соединения материалов. Трение, в свою очередь, генерирует тепло, достаточное для скрепления материалов. Этот метод особенно подходит для соединения крупных компонентов.

Новые методы соединения, разработанные австрийскими учеными, имеют большой потенциал для применения в различных отраслях промышленности. Их можно использовать при производстве мебели, автомобилей, самолетов и других изделий, где требуется прочное и экологически чистое соединение различных материалов, особенно дерева и металла.

Исследования, проведенные учеными из Технологического университета Граца, открывают новые перспективы в области соединения материалов. Разработанные методы, основанные на использовании звука и 3D-печати, позволяют создавать прочные и экологически чистые соединения без использования вредных химических клеев. Эти инновации могут существенно изменить производственные процессы и способствовать созданию более экологически чистых продуктов.

<< Назад: Употребление яиц помогает стать умнее 10.09.2024

>> Вперед: Определена масса света 09.09.2024

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Гибкий алмаз вырабатывает электричество 15.09.2026

Алмаз традиционно воспринимается как исключительно твердый и практически неподвижный материал, поэтому возможность получать из него электричество при механической деформации долгое время казалась невероятной. В начале XX века алмаз относили к непьезоэлектрическим материалам, то есть считалось, что при сжатии или изгибе он, в отличие от кварца, не способен создавать электрический заряд. Однако исследователи из Университета Гонконга обнаружили, что при определенных условиях это представление требует пересмотра. Проблема заключалась прежде всего в физической природе самого минерала. Обычный алмаз настолько тверд, что заметно согнуть его практически невозможно. Поэтому специалисты использовали другой подход и изготовили из алмаза чрезвычайно тонкую гибкую мембрану. После механического воздействия на такую конструкцию измерительные приборы зарегистрировали устойчивые электрические сигналы. Эксперименты неоднократно повторяли и проводили в различных условиях, чтобы исключить случайное про ...>>

Найдена химическая причина возрастных изменений запаха кожи 14.09.2026

Запах человеческого тела меняется на протяжении всей жизни, и особенно заметные изменения могут происходить в пожилом возрасте. Речь идет не только о привычном запахе пота или особенностях гигиены: старение сопровождается целым комплексом биохимических процессов в коже, способных влиять на ее естественный запах. Ученые обнаружили одно из веществ, которое связывают с характерным ароматом, часто называемым "запахом старости". Исследователи установили, что важную роль в этом процессе играет 2-ноненаль - органическое соединение из группы ненасыщенных жирных альдегидов. Это вещество обладает характерным запахом, который нередко описывают как сочетание прогорклого масла и затхлого картона. Его количество в коже увеличивается по мере старения организма, поэтому концентрация 2-ноненаля рассматривается специалистами как одна из биохимических причин возрастного изменения запаха. По словам дерматологов, заметные изменения начинают становиться более вероятными после 40 лет. Доктор Сонал Чоуд ...>>

Случайная новость из Архива Память может пережить исчезновение большинства синапсов 16.08.2026 Человеческий мозг постоянно меняется: одни связи между нейронами ослабевают и исчезают, другие возникают вновь, а структура нервной ткани непрерывно перестраивается. При этом воспоминания могут сохраняться десятилетиями. Как мозгу удается удерживать информацию, если сами структуры, которые традиционно считались ее носителями, столь нестабильны? Новое исследование на мышах предлагает неожиданный ответ: долговременная память может быть связана не с сохранением отдельных "сильных" синапсов, а с устойчивой организацией целой нейронной сети. Работу провели ученые Okinawa Institute of Science and Technology, Университета Цукубы, ExCELLS и Национального института физиологических наук Японии. Первым автором исследования стала Ю-Джу Линь, а руководителем проекта - Казумаса Танака. Исследователи решили проверить распространенное представление о том, что воспоминание закрепляется благодаря долговременному усилению синаптических связей, известному как долговременная потенциация, или LTP. Согласно классической модели, совместно активирующиеся нейроны укрепляют соединения, их дендритные шипики увеличиваются, а наиболее прочные синапсы становятся своеобразными носителями памяти. Однако эта картина плохо согласуется с тем, что происходит с мозгом во время зимней спячки. При резком снижении метаболизма нервная система перестраивается, мозг уменьшается в объеме, а значительная часть синаптических контактов исчезает. После пробуждения многие сформированные ранее воспоминания при этом остаются доступными. Чтобы исследовать этот парадокс, ученые сначала обучили мышей двум различным задачам: животные должны были запомнить место, связанное с легким электрошоком, а также научиться находить пищу в лабиринте. Затем у них искусственно вызвали состояние, напоминающее гибернацию, - QIH, активировав определенную группу нейронов. Изменения в нервной ткани возникли практически сразу. Уже примерно через полчаса начали разрушаться отдельные синаптические контакты, а спустя сутки в гиппокампе исчезло более половины соединений между нейронами. Активность клеток этого отдела мозга, играющего важнейшую роль в формировании эпизодической памяти, при этом снизилась примерно на 70%. Казалось бы, столь масштабная перестройка должна была стереть недавно приобретенную информацию. Но после выхода мышей из искусственно вызванного состояния гибернации произошло обратное: в опасной среде животные снова демонстрировали реакцию замирания, а в лабиринте без труда находили место, где раньше получали пищу. По словам Казумасы Танаки, память сохранялась полностью в обоих поведенческих тестах. Электрофизиологические наблюдения подтвердили этот результат. Так называемые "клетки места" гиппокампа после пробуждения снова активировались в тех же участках пространства, что и до эксперимента. Когда исследователи использовали декодер для анализа активности всей популяции нейронов, он с прежней точностью определял положение животного. Это означало, что после масштабного исчезновения синапсов мозг каким-то образом восстанавливал функциональную схему, связанную с уже сформированным воспоминанием. Особенно интересным оказался механизм сохранения этой информации. Исследователи не обнаружили набора исключительно крупных и устойчивых синапсов, которые можно было бы назвать непосредственным "хранилищем" памяти. Вместо этого сохранилась определенная архитектура энграм - физических следов воспоминаний в нервной системе. Отдельные соединения между нейронами энграм могли исчезать, однако расположенные рядом группы таких контактов сохранялись. Некоторые уцелевшие дендритные шипики были связаны с мультисинаптическими бутонами, своеобразными "хабами", способными одновременно контактировать с несколькими клетками. При этом размер шипика практически не предсказывал, переживет ли он перестройку: некоторые сохранившиеся структуры оказались даже меньше соседних. Еще более показательной стала судьба исчезнувших соединений. Около 82% дендритных шипиков, которые исчезли во время эксперимента, впоследствии вновь возникали примерно в том же месте на том же дендрите. Такая частота восстановления значительно превышала вероятность случайного совпадения. Получается, что мозг, вероятно, сохраняет не каждый отдельный элемент нейронной сети, а своего рода структурный каркас, позволяющий затем восстановить необходимые связи по прежней схеме. Контрольный эксперимент усилил эту интерпретацию: у мышей, подвергшихся длительной анестезии и воздействию вещества, блокирующего укрепление синапсов, количество соединений также уменьшалось, но ранее приобретенная память уже не сохранялась. Полученные результаты не означают, что LTP не участвует в формировании новых воспоминаний. Скорее, они заставляют пересмотреть представление о том, каким образом информация сохраняется на протяжении длительного времени. Возможно, долговременная память определяется не неизменностью отдельных синапсов, а топологией нейронной сети - тем, какие клетки соединены друг с другом и каким образом эти соединения организованы в пространстве. Отдельные элементы такой системы могут исчезать и возникать вновь, тогда как общая схема остается узнаваемой.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026