Форум хімфаку КНУ

IB

Користувач

Реєстрація: 08.02.2006

К-ть повідомлень: 217

Химия и технологии предков

История химии изобилует интересными фактами (как жаль, что она у нас читалась явно не лучшим образом). Конечно, вряд ли систематическое ее изучение будет столь же развивающим, как ознакомление с историей философии или математики, но, наверное, не менее занимательным. А может быть еще и полезным - ведь, вульгарно перефразировав один из законов диалектики - новое, это часто хорошо забытое старое. Иногда, читая о достижениях предков можно почерпнуть парочку "свежих", не избитых идей . Поэтому эта тема вечно молода.

IB

Користувач

Реєстрація: 08.02.2006

К-ть повідомлень: 217

Re: Химия и технологии предков

Дамасская сталь - древние нанотехнологии?

Дамасские сабли и кинжалы изготавливались в X веке в Индии, где они также назывались "вуц". Профессор Питер Пауфлер (Peter Paufler) из Технического университета Дрездена, провёл провёл ряд исследований дамасских сабель. И сейчас с большой уверенностью может говорить, что при их производстве применялись нанотехнологии.
Чтобы это выяснить, кусочек вуца был растворён в соляной кислоте. Результат реакции был заснят Пауфлером на электронный микроскоп. Анализ снимков показал схожесть структуры дамасской стали с современными углеродными нанотрубками, используемыми для увеличения прочности металлов. (Углеродные нанотрубки - протяженные цилиндрические структуры диаметром от одного до нескольких десятков нанометров и длиной до нескольких микрон. Состоят из нескольких свёрнутых в трубку гексагональных графенов (графитовых плоскостей) и заканчивающихся полусферической головкой).
В составе Вуца есть железо и примесь карбида железа, который содержится в виде нанонитей. До исследований Пауфлера было не до конца понятна природа их возникновения. По его предположению, этот эффект возникает именно за счёт использования нанотрубок.
Некоторые примеси в стали при высокой температуре вызывали рост углеродных нанотрубок. (Углерод в Вуц попадал как продукт горения дерева и листьев в печи при плавке стали). Созданные трубки наполнялись карбидом железа. Так и возникали эти тончайшие нити.
Возможно, в древности люди и не знали, что используют именно нанотрубки и не до конца понимали их природу, но совершенно очевидно, что они обладали технологией их производства.
В данный мемент Профессор Пауфлер работает над выяснением этой древней технологии. Ведь совершенно очевидно, что она значительно проще и совершенне сложной технологии современного производства таких материалов.
В наше время, первое упоминание о наблюдении волокон диаметром порядка 100 нм, полученных при термической обработке окиси углерода и железа были опубликованы в статье советстких учёных Радушкевича и Лушкиновича в 1952 году. Первый общеизвестный факт наблюдения нанотрубок приходится на 1991 год (исследователь Ииджима), а в 1996 году группа Смоли, Крото и Кёрла была удостоина нобелевской премии за исследования в этой области

tonos.ru/articles/damascus

Дамасскую сталь укрепляли углеродными нанотрубками.

Физики из Дрезденского Технического университета сообщили в журнале Nature о результатах электронно-микроскопического исследования образцов знаменитой дамасской стали, секрет которой был утерян в 18 веке. Оказалось, что дамасская сталь содержит комплексы из углеродных нанотрубок и тончайших прочных волокон, состоящих из цементита (Fe3C). Такая микроструктура позволяет объяснить необычайную прочность дамасской стали. Углеродные нанотрубки были открыты лишь в 1991 году и считаются «материалом будущего», который начинает находить применение в нанотехнологиях. Как выяснилось, средневековые кузнецы, эмпирически подбирая состав и методику обработки стали, научились их производить уже 400 лет назад (именно таков возраст исследованного дамасского клинка).

www.gazeta.ru/news/science/2006/11/20/n_1006431.shtml

Секрет производства дамасской стали, был утерян из-за того, что каталитиз образования нанотрубок имел место только при совокупности ряда факторов, в том числе использования руды из определенных месторождений в Индии и углей из древесины и листьев определенных пород деревьев. Прекращение производства дамасской стали совпадает во времени (18 век) с истощением рудников.

Оригинал:
www.nature.com/nature/journal/v444/n711 … 4286a.html
www.nature.com/nature/journal/v444/n711 … 44286a.pdf

Відредаговано IB (25.11.2006 18:53:58)

IB

Користувач

Реєстрація: 08.02.2006

К-ть повідомлень: 217

Re: Химия и технологии предков

Гессенских алхимиков вывели на чистую глину

Раскрыта одна из тайн средневековых алхимиков. Рецепт изготовления всемирно известных тиглей из Гессена приравнивался по важности к секрету производства китайского шёлка и венецианского стекла. Оказалось, что местным мастерам крупно повезло с глиной.

Сотрудники Университетского колледжа Лондона и Кардиффского университета исследовали одно из главных приспособлений химических лабораторий того времени – тигель. В составе вещества, из которого были сделаны тигли мастеров Гессена, найдено соединение, описанное лишь в ХХ веке.

Как известно, алхимики занимались исследованием трансмутации веществ, пытаясь получить золото с помощью воображаемого «философского камня».. Превращения они пытались добиться с помощью самых различных процедур. Смешивание, охлаждение, нагревание – для всего этого требовались специальные сосуды, способные выдержать химическое, механическое и температурное воздействие. На столе алхимика находилась простая стеклянная, деревянная, металлическая, глиняная посуда, но особое место занимали немецкие тигли.

В Средние века тигли, изготовленные в земле Гессен (Германия), были известны по всему миру. Археологи находили их не только в Центральной Европе, Испании, Португалии, Великобритании, Скандинавии, но даже на территории Америки. Эти тигли обладали уникальными свойствами: они выдерживали высокие температуры и самые различные реакции, не боялись едких веществ. Многие мастера пытались повторить их, но ничего не получалось. Секрет гессенских тиглей оставался нераскрытым.

Недавние исследования показали, что мастера использовали передовой материал, полностью описанный и названный только в ХХ столетии.

Доктор Маркос Мартинон-Торрес, который вёл исследование, резюмировал: «Исследование более 50 гессенских и других тиглей показало, что секретным компонентом мастеров из Гессена был силикат алюминия Al6Si2O13, иначе известный как муллит».

Муллит чрезвычайно стоек к высоким температурам, химическим и механическим воздействиям. В наше время этот материал используется, например, в производстве керамики, строительных материалов, оптических устройств, турбинных двигателей.

Сейчас муллит получают при нагревании определённых веществ до высоких температур или же при сплавлении смесей в электронных печах. Средневековые мастера изготавливали тигли с примесью специальной белой глины (каолинит), а потом обжигали их при температуре выше 1100°C.

Именно из этой глины при высокой температуре образуется чудо-вещество, сделавшее немецкие тигли незаменимыми для алхимиков.

Конечно, мастера не обладали обширными знаниями о муллите. Просто однажды кто-то из них открыл рецепт, который впоследствии стал успешно использоваться в гессенских мастерских. Точно так же, например, древние люди открыли для себя железо.

Как сказал профессор Кардиффской школы истории и археологии Ян Фристоун, уникальная гессенская технология производства тиглей стала результатом большого опыта работы мастеров и их изобретательности.

Так как открытие обеспечивало гессенский товар преимуществом, оно осталось в тайне.

Впрочем, для средневековых мастеров скрытность была типичной чертой. Этому есть множество примеров в истории. Правительство Венеции, например, для сохранения тайны изготовления знаменитого венецианского стекла превратило остров Мурано в пожизненную тюрьму для многих поколений мастеров-стеклодувов. В Китае считался государственной тайной секрет производства шёлка.

www.gazeta.ru/science/2006/11/25_a_1087534.shtml

hsda

Користувач

Реєстрація: 10.07.2006

К-ть повідомлень: 94

Re: Химия и технологии предков

Дамасская сталь - древние нанотехнологии?

............
В наше время, первое упоминание о наблюдении волокон диаметром порядка 100 нм, полученных при термической обработке окиси углерода и железа были опубликованы в статье советстких учёных Радушкевича и Лушкиновича в 1952 году. Первый общеизвестный факт наблюдения нанотрубок приходится на 1991 год (исследователь Ииджима), а в 1996 году группа Смоли, Крото и Кёрла была удостоина нобелевской премии за исследования в этой области

Для восстановления исторической справедливости здесь следовало бы упомянуть, что теоретическая возможность существования углеродных нанотрубок была предсказана М. Ю. Корниловым в 1985 году в "Химии и жизнь".

hsda

Користувач

Реєстрація: 10.07.2006

К-ть повідомлень: 94

Re: Химия и технологии предков

Нда, вообще-то порой бывает забавно читать инсинуации всякого рода журналистов, которые еще не обдумали до конца фразу, но уже ее написали:

Дамасские сабли и кинжалы изготавливались в X веке в Индии, где они также назывались "вуц".

Кто они? Вуц - это индийская сталь, а не сабля:

(Wootz; indische Stahl; wootz) - индийский булат. По Вилкинсону, для его получения сперва готовят сыродутное железо (прямо из руд), затем около 3 фунтов его переплавляют в замазанном тигле с сухими ветками Cassia auriculata и листьями Convonvulus laurifolia; плавка длится 6 часов - www.workmach.ru/word_23785.html

Профессор Питер Пауфлер (Peter Paufler) из Технического университета Дрездена, провёл провёл ряд исследований дамасских сабель. И сейчас с большой уверенностью может говорить, что при их производстве применялись нанотехнологии.

Какие сабли? Профессору Пауфлеру еле удалось выцыганить маленький кусочек (2х3х4 мм) дамасской стали, взятый из одного-единственного экспоната в историческом музее в Берне, судя  по оригинальной статье в Nature. Молчу о том, что слово "nanotechnology" там вообще не упоминается.

Чтобы это выяснить, кусочек вуца был растворён в соляной кислоте. Результат реакции был заснят Пауфлером на электронный микроскоп. Анализ снимков показал схожесть структуры дамасской стали с современными углеродными нанотрубками, используемыми для увеличения прочности металлов. (Углеродные нанотрубки - протяженные цилиндрические структуры диаметром от одного до нескольких десятков нанометров и длиной до нескольких микрон. Состоят из нескольких свёрнутых в трубку гексагональных графенов (графитовых плоскостей) и заканчивающихся полусферической головкой).

Результаты на микроскопах не заснимают. Исследовали остаток после растворения образца в кислоте, однако.
Никакой "схожести структуры" обнаружено не было - ведь она в принципе невозможна - просто обнаружили углеродные нанотрубки + нановолокна цементита Fe3C, облепленные нанотрубками. К тому же, нанотрубки не используются для увеличения прочности металлов; они сами по себе уже настолько прочны, что никакие металлы им просто не нужны.
Определение углеродных нанотрубок - неточное, если не сказать неправильное. Так, наименьший диаметр углеродных нанотрубок = 0.4 нм. Ни слова не сказано про их типы, одно-/многослойность...  Да, и полусферической головкой заканчивается кое-что другое, а углеродные нанотрубки могут заканчиваться полусферическим фрагментом фуллерена подходящего диаметра.

В составе Вуца есть железо и примесь карбида железа, который содержится в виде нанонитей. До исследований Пауфлера было не до конца понятна природа их возникновения. По его предположению, этот эффект возникает именно за счёт использования нанотрубок.

Вуц - это не Вуд, и посему его можно смело писать с маленькой буквы. Примесь - вроде женского рода, соответственно, вместо
"который" должна быть "которая". Но самое важное, это то, что нановолокна карбида железа возникают не "за счёт использования нанотрубок",  а в результате "сцепления" с уже образовавшимися углеродными нанотрубками. Хотя мысль о "встречном синтезе" дамасской стали засыпкой нанотрубок в доменную печь довольно оригинальна... Правда, о возникновении нанотрубок речь почему-то идет ниже.

Некоторые примеси в стали при высокой температуре вызывали рост углеродных нанотрубок. (Углерод в Вуц попадал как продукт горения дерева и листьев в печи при плавке стали). Созданные трубки наполнялись карбидом железа. Так и возникали эти тончайшие нити.
Возможно, в древности люди и не знали, что используют именно нанотрубки и не до конца понимали их природу, но совершенно очевидно, что они обладали технологией их производства.
В данный мемент Профессор Пауфлер работает над выяснением этой древней технологии. Ведь совершенно очевидно, что она значительно проще и совершенне сложной технологии современного производства таких материалов.
В наше время, первое упоминание о наблюдении волокон диаметром порядка 100 нм, полученных при термической обработке окиси углерода и железа были опубликованы в статье советстких учёных Радушкевича и Лушкиновича в 1952 году. Первый общеизвестный факт наблюдения нанотрубок приходится на 1991 год (исследователь Ииджима), а в 1996 году группа Смоли, Крото и Кёрла была удостоина нобелевской премии за исследования в этой области

tonos.ru/articles/damascus

Древние люди ни сном, ни духом не знали о нанотрубках и никакими текхнологиями по их производству не обладали. Они же не выделяли их из пепла или костей обгоревшего мамонта, правда?
Ну а профессора Пауфлера наверняка интересует не технология производства нанотрубок, а причины повышенной механической прочности дамасской стали.

Оригинал:
www.nature.com/nature/journal/v444/n711 … 4286a.html
www.nature.com/nature/journal/v444/n711 … 44286a.pdf

От себя: в принципе, всё это - "too much ado about nothing", ибо нанотрубки можно наверное найти и в других образцах стали, просто пока никто их там не искал. Да и мех. свойства стали зависят от кучи других параметров, а не только от присутствия/отсутствия нанотрубок.

Відредаговано hsda (25.11.2006 22:24:45)

IB

Користувач

Реєстрація: 08.02.2006

К-ть повідомлень: 217

Re: Химия и технологии предков

Нда, вообще-то порой бывает забавно читать инсинуации всякого рода журналистов, которые еще не обдумали до конца фразу, но уже ее написали:

...
От себя: в принципе, всё это - "too much ado about nothing", ибо нанотрубки можно наверное найти и в других образцах стали, просто пока никто их там не искал. Да и мех. свойства стали зависят от кучи других параметров, а не только от присутствия/отсутствия нанотрубок.

Да ладно Вам, расслабтесь.
Оба источника на русском - популярное чтиво, и анализировать его на предмет высокого научного стиля неблагодарное занятие. Соглашусь лишь, что первый текст написан действительно уж очень небрежно - его наверное включать не стоило. Признаю и свою вину - я его лишь пробежал глазами, и был удовлетворен бОльшим количеством деталей по оригинальному исследованию, чем во втором других популярных русскоязычных текстах.

Конечно лучше было бы дать оригинальный текст. Но вставлять свежий текст из Nature достаточно неразумно (демонстративно нарушаются права на распространение).  Во вторых, большинству редких посетителей этого форума легче ознакомиться с текстом на русском языке (и при желании ознакомиться с вопросом поподробнее).

Главное, на что обращает внимание этот популярный источник, что нанотрубоки имеют очевидный выход в материаловедение (сверхпрочные композиты), и это, вероятно, было эмпирически использовано для создания "высокотехнологичного" продукта в средневековье. И не надо искать какого-то глубокого скрытого смысла, кроме того, что текст предлагает легкое чтиво -  "секрет дамасской стали" на веру.

А фуллерены и нанотрубки можно найти и в обычной саже, и повидимому и в стали (ведь те самые, Радушкевич и Лукинович, вероятно первые наблюдатели нанотрубок,  исследовали сходные условия "катализа", какие имеют место при доменном процессе -  Л. В. Радушкевич и В. М. Лушкинович. О структуре углерода, образующегося при термическом разложении окиси углерода на железном контакте. ЖФХ, 26, 88 (1952)), и совсем не на это предлагалось обратить внимание.

А вообще, все мы не без греха .
Вот, например типичный пример "популярного" утверждения:

Для восстановления исторической справедливости здесь следовало бы упомянуть, что теоретическая возможность существования углеродных нанотрубок была предсказана М. Ю. Корниловым в 1985 году в "Химии и жизнь".

И я расслаблен , хотя скорее всего это всего лишь "популярное" мнение, а не доказательство "исторической справедливости" (если имеется в виду, что Корнилов был первым). Ведь известно, например, что концептуальным сворачиванием графитового листа баловался Jones (Jones D.E.H. New. Sci., 32, 1966, p.245, Jones D.E.H. The Inventions of Daedalus; Oxford, 1982 pp.) - (к сожалению, у меня нет доступа к этим источникам - но очень вероятно, что уже там есть очень много "глубоких теоретических предсказаний"). Да при желании, есть много других работ, где этот вопрос, судя по всему, обсуждается, или по крайней мере намечается (вроде работы Гальперина и Бочвара в 70-х ).