Как сделать жидкий металл
Если вы — представитель моего поколения и еще помните, что такое «ждать неделю, пока будет этот фильм по РТР» — то, вероятно, вас в детстве тоже интересовал вопрос «Как уничтожить Т-1000». Еще в школе друг сказал мне: «Тебе показали первого Терминатора, чтобы ты понял второго». Сейчас уже не могу сказать с уверенностью, но, наверное, именно терминатор Т-1000 впервые подтолкнул меня к мысли о том, что химия – это надстройка над физикой, а серебристые ковкие и плавкие металлы на самом деле очень разные. Но Т-1000, конечно, не просто жидкий металл. Он воплощает, как минимум, три технологических вектора, о которых мы и поговорим ниже: 1) создание миметических полисплавов («mimetic polyalloy»), 2) химические, электропроводные и теплопроводные свойства жидкого металла, 3) роевая робототехника в экстремально миниатюрном представлении. В этой статье (и, надеюсь, в комментариях тоже) мы постараемся не вдаваться в натяжки и сюжетные ходы франшизы, которая, все-таки, является художественным произведением, а не техническим заданием – и обсудим, какие технологии из проекта Т-1000 по капельке перетекают в реальность.
Остается лишь догадываться, из чего именно состоял Т-1000, так как Т-800 в сцене у телефонной будки и по пути в психиатрическую клинику Пескадеро описывает эту машину Джону Коннору лишь в самых общих чертах. Т-1000 состоит из сплава с адаптивными свойствами, который может не только принимать разнообразную форму, но и имитировать живые ткани и синтетические вещества, а также регулировать собственную плотность и вязкость. Скорее всего, минимальная фундаментальная единица (капелька) Т-1000 очень невелика. Возможно, каждая молекула Т-1000 сохраняет способность к самоорганизации и свойства всей машины. Сам сплав Т-1000, вероятно, состоит из неблагородных (переходных?) металлов, не легирован вольфрамом, молибденом или рением, так как теряет мобильность и становится хрупким при температуре около −196 °C (жидкий азот):
Кроме того, в пятой серии франшизы «Терминатор: Генезис» показано, что Т-1000 хорошо горит не только в расплаве, как в «Терминатор: Судный день», но и в кислоте (кстати, Т-800 выставляет Т-1000 под кислотный дождь, при этом Т-1000 сгорает начисто, а рука Т-800 лишь немного дымится):
Образ Т-1000 помогает задуматься о двух технологических изысках: во-первых, об удивительной функциональной универсальности жидкого металла (или сплава) и, во-вторых, о пределах миниатюризации роботов, которые могли бы координировать свои действия по принципу роя, сближаясь при этом по свойствам с клеточной культурой. Кстати, небиологическая живая система, представляющая собой рой роботов, была описана еще в романе Лема «Непобедимый», но там она не клеточная, а состоит из макроскопических металлических «букашек», то есть ближе именно к рою, но не к сплаву. Молекулы Т-1000 явно проявляют своеобразное «чувство кворума», к которому я здесь еще вернусь. Но хватит пока фантастики; рассмотрим, какие результаты в производстве жидкометаллических сплавов достигнуты на настоящий момент.
Физические свойства и инженерный потенциал жидкого металла
Металлы, остающиеся в жидком состоянии при комнатной температуре, обладают некоторыми уникальными преимуществами. В частности, они могут менять морфологию и двигаться, если воздействовать на них различными энергетическими полями, например, электрическими, магнитными или менять градиент концентрации. При динамическом движении (которое кажется автономным) иногда даже легко поверить, что металл ведет себя как живой. Но кроме жидких металлических сплавов сейчас разрабатываются и другие функциональные жидкости, роль которых в различных дисциплинах становится все важнее. Функциональная жидкость – это среда с совсем иными свойствами, нежели молекулярный раствор (скажем, водный или органический), что позволит запустить новые механизмы синтеза функциональных материалов. Функциональные жидкости можно воспроизводить с высоким разрешением, если непосредственно «писать» ими или использовать в микроинъекциях, благодаря их замечательной текучести. Такие материалы могли бы легко самозалечиваться, чем очень пригодились бы при создании гибких роботов, и, в то же время, могли бы легко разбрызгиваться и снова собираться. Такая возможность была бы очень важна в биомедицинских контекстах, например, при доставке лекарств. Многие жидкометаллические вещества сосуществуют в твердом и жидком агрегатном состоянии, поэтому могли бы запасать энергию при таком фазовом переходе, что совершенно невозможно при работе с неизменно жесткими материалами. Основные классы веществ такого рода – это жидкие металлы, ионные жидкости и жидкие кристаллы.
Жидкие металлы (сплавы) – это новый класс материалов, состоящих из постпереходных металлов. Их сплавы имеют исключительно низкие точки плавления. Например, температура плавления галлия (Ga) составляет 29,8°C – то есть, он тает в руках. Первая научно-популярная книга Сэма Кина по химии называется «Исчезающая ложка» и отсылает именно к салонному химическому приколу XIX века. Галлий внешне похож на алюминий, поэтому, если изготовить из него чайную ложку, то в горячем чае она растворится. Но галлий остается в жидком состоянии при температуре до -80°C, если заливать его в специальные трубочки. Соответственно, галлий может использоваться в качестве наполнителя для точных термометров в очень широком диапазоне. На основе галлия можно получать сплавы, демонстрирующие уникальное фазоразделение, объясняемое разницей в температурах плавления компонентов этих сплавов. Если искусственно варьировать давление и насыщенность среды электронами, жидкие сплавы можно превращать в отличные растворы для реакций. Например, существует жидкий сплав галинстан или ингас (GaInSn), состоящий примерно из 68,5% галлия, 21,5% индия и 10% олова. При добавлении в него небольшого количества гадолиния (Gd) данная смесь спонтанно намагничивается и проявляет термомагнитные свойства. Подобные сплавы на основе галлия сочетают электромагнитные и теплопроводные свойства металла с текучестью, поэтому в будущем хорошо подошли бы для создания гибкой электроники, в частности, носимой — так как сплавы галлия биосовместимы и нетоксичны. Из явных недостатков галлиевых сплавов на Хабре отмечена несовместимость галлия с алюминием и плохая совместимость с медью, которые повсеместно применяются в приборостроении и электронике.
Галлиевые микромашины
Микро/наномоторы (MNMT) разрабатываются для выполнения тонких операций в микро- и наномасштабе, в частности, внутри человеческого тела. Кроме упомянутой выше доставки лекарств и другой полезной нагрузки, такие машины могут применяться при лечении опухолей, обеззараживании, точной хирургии. Применение подобных машин основано на преобразовании химической или физической энергии в кинетическую. Производительность MNMT в наибольшей степени зависит от собственных свойств того материала, из которых они изготовлены. Изначально большинство таких машин изготавливалось из золота, платины и металлических оксидов (ZnO, Cu2O), поскольку в пероксиде водорода им можно придать ускорение при помощи химического градиента. Но в биомедицине такое химическое топливо оказалось токсичным для человека, а сами машины – слишком жесткими и негибкими. Они легко повреждают и рвут тонкие канальцы, которые в организме повсюду. Для снижения токсичности и улучшения биосовместимости таких машин проектируются модели на основе полимеров и биогибридные машины. В целом такие модели нестабильны и быстро распадаются. Именно поэтому наилучшим компромиссным решением кажутся машины из жидкого металла.
При температуре, близкой к комнатной, в жидком состоянии находятся несколько металлов: цезий, точка плавления = 28.5 °C, франций = 27 °C, рубидий = 39.3 °C, ртуть = −38.8 °C и галлий 29.8 °C. При этом ртуть очень токсична, цезий и рубидий – слишком химически активные, а франций, к тому же, радиоактивен и встречается в следовых количествах. По сравнению со всеми этими веществами токсичность галлия минимальна, кроме того, его сплавы с индием и оловом стабильны с химической точки зрения. Особыми свойствами галлиевых сплавов, наряду с упомянутыми выше, являются фототермические и фотодинамические характеристики, а также реагирование на внешние стимулы и каталитические свойства. Поэтому из галлиевого сплава потенциально можно изготовить аппаратный аналог нейрона. Также такие машины могут применяться в микрогидродинамике, томографии, обнаружении раковых клеток, устранении сосудистой эмболии.
Но вернемся к тому, что управляемость галлия (а также его сплавов) повышается в узких трубочках. В таких ограниченных пространствах сплав остается в жидком состоянии, а также реагирует на магнитные и электрические воздействия, и даже на свет. Именно поэтому галлиевые сплавы перспективны для производства микромашин. В настоящее время одна из основных сложностей при проектировании таких устройств – добиться, чтобы они автономно двигались в узких каналах к месту назначения и по прибытии выполняли относительно сложные задачи, хотя бы доставку активного вещества. В таких каналах галинстановые микромашины двигались бы гораздо быстрее твердых аналогов и даже могли бы ускоряться и менять направление движения под действием магнитного поля. Чем уже канал, тем быстрее может двигаться в нем галинстановая машина; установлено, что такое явление обусловлено электроосмосом. В качестве сил, обеспечивающих движение жидкой микромашины в узком канале, известны, например, ускорение при помощи водородных пузырьков, давления, ионного градиента, ультразвука, ионного и магнитного поля. Доказано, что в щелочном растворе (NaOH) жидкометаллические галлиевые машины под действием электрического поля движутся к катоду. Их можно ускорить, если расширять каналы, по которым они движутся, и направлять, деформируя эти каналы нужным образом.
Тем не менее, такое движение не вполне полноценно, поскольку требует постоянного внешнего воздействия и осуществимо только в лабораторных условиях. Ситуация осложняется тем, что наноразмерные машины вынуждены преодолевать поверхностное натяжение жидкости, которое при их масштабах существенно ограничивает движение. Поэтому следующее поколение жидких наномашин должно не только самостоятельно извлекать энергию для движения, но и обрастать защитным слоем, который позволит им дольше функционировать в растворах с меняющимся кислотно-щелочным балансом.
Самодвижущиеся микромашины
Синтетические самопитаемые моторы, способные спонтанно преобразовывать химическую энергию в механическую активность, тем самым обеспечивая автономную локомоцию, отлично подошли бы для создания миниатюрных роботов с функциями сенсоров или детекторов. На основе галинстана сконструированы микродвигатели миллиметровых и сантиметровых размеров. Такие машины плавают в круглой чашке Петри либо в узких каналах с разной структурой, развивая скорость до нескольких сантиметров в секунду, причем сохраняют работоспособность до 1 часа без внешнего источника энергии. Металл легко деформируется и восстанавливает форму, но, кроме того, двигатель проявляет "биомиметические" свойства, сближающие его с моллюском. Подобно тому, как моллюск поглощает кремний, обрастая раковиной, галлий амальгамируется алюминием. Активность этого процесса зависит от нескольких факторов, в том числе, объема двигателя и содержания алюминия в растворе (для такого обрастания применяются растворы хлорида натрия или карбоната натрия). В щелочном растворе (например, гидроксида натрия) алюминиевый слой разъедается, выделяются пузырьки водорода, которые также обеспечивают движение микромашины. Тем не менее, в имеющихся на данный момент галлиевых микромашинах такое движение остается подобным броуновскому, то есть, неуправляемым. Чтобы придать нужный вектор такому движению, микромашины все-таки нужно направлять извне – например, при помощи лазера. Естественно, чтобы машина реагировала на лазер, в ней должны быть светочувствительные элементы. Комбинация галлиевых сплавов со светочувствительными соединениями, например, с диоксидом титана, подводит нас к следующему интересному аспекту: оказывается, жидкометаллическая поверхность может проявлять черты «аппаратного нейрона».
Тактильные жидкометаллические компоненты и мышцы для роботов
На основе жидкого металла робота можно оснастить светочувствительными и тактильными функциями. Так, показана возможность встроить в растяжимый силиконовый носитель сеть канальцев, наполненных жидким сплавом – и добиться, чтобы при нагревании этот материал менял цвет. Аналогичное изменение цвета происходит в ответ на механическое давление. Эта примитивная логика подобна той, по которой осьминог меняет цвет, реагируя на внешние раздражители. Кожа осьминога пронизана большим количеством нервов, и для него изменение окраски – это камуфляж; мягкий робот, в свою очередь, может менять цвет в зависимости от совершаемого действия. Доказано, что изменение цвета кожи у осьминога не регулируется мозгом; это именно реакция нейронов на входящий сигнал. Материалы, из которых изготавливаются мягкие роботы, электропроводимостью не обладают, а вот жидкометаллические капли – напротив, проводят как электричество, так и тепло. Галийсодержащая начинка может реагировать и на силу схвата, и на форму объекта, захваченного роботом. Можно уже на этапе изготовления детали для робота подмешать в полимер галлий-индиевый сплав. Исходно он концентрируется в виде капелек, но в ответ на механическое воздействие капли выстраиваются в сетку, подобно нейронам. Если в полимерном материале возникают трещины или дыры, то «нейронная сеть» спонтанно перегруппируется, и материал сохраняет электропроводимость. Более того, из жидкометаллического эластомера можно изготавливать мускулоподобные структуры, которые не только меняют и удерживают форму, необходимую для работы, но и при нагревании возвращаются в исходное состояние. Если воздействовать на галлиевую составляющую такого материала электричеством, то он меняет форму так, как того требует оператор.
Чувство кворума
Наконец, возвращаемся к замечанию о том, что жидкометаллические машины – это почти рой; они могут действовать слаженно, если обладают датчиками для этой цели. Многоагентные системы такого рода могут коллективно выполнять сложные задачи, в частности, что-нибудь строить или искать. Прямые и косвенные методы координации позволяют роботам обмениваться информацией, динамически подстраиваясь под меняющиеся ситуации. У такого поведения есть хорошо известный (микро)биологический аналог, так называемое «чувство кворума» в бактериальных пленках. Оказываясь в питательной среде или окружив конкретную клетку, бактерии обмениваются химическими сигналами, благодаря которым вся колония или биопленка решает общую задачу. Такой механизм межклеточной коммуникации позволяет каждой бактерии оценивать размер популяции (сколько нас тут) и действовать в соответствии с этой информацией.
Наноразмерные роботы, обладающие подобным роевым интеллектом, могли бы воспроизводить подобное поведение в точном производстве или медицине. Кстати, бактерии, объединенные чувством кворума, зачастую представляют дополнительную опасность, поэтому микробиология внимательно изучает как раз подавление этого механизма (quorum quenching). Рассмотрим, как перенести этот механизм на рой роботов, в частности, как аппаратно реализовать аналог сигнальных молекул (автоиндукторов).
Заключение
Здесь я не решусь фантазировать о том, какого размера могла бы быть минимальная капля Т-1000, обладающая всеми свойствами его полисплава и, соответственно, являющаяся полноценным роботом. Вероятно, это может быть связано с минимальными возможными размерами транзистора (об этом рассказано в статье, перевод которой может появиться в блоге @Sivchenko_translate). В любом случае, этот небольшой экскурс в физику жидкого металла хорошо сужает круг гипотез, объясняющих многие свойства Т-1000, в частности, его термическую и химическую слабость. Было бы интересно предположить, что эта модель могла бы быть легирована скандием или молибденом для приобретения достаточной тугоплавкости и остроты режущих кромок. Основное отличие большинства описанных образцов от Т-1000 – в том, что для их функционирования нужна среда-носитель, а энергетический запас жидкометаллического робота пока также оставляет желать лучшего (робот требует регулярной или постоянной подпитки). Сейчас я полагаю, что на примере Т-1000 мы видим аппаратную реализацию сложной нейронной сети и наноразмерного роя роботов одновременно, что лишний раз заставляет задуматься, куда способны завести нас наши технологии.
Немного жидкого металла для вашего процессора: термоинтерфейс Coollaboratory Liquid Pro
Появление на рынке новых термоинтерфейсов – явление довольно редкое. Казалось бы, все ресурсы по организации эффективного теплового контакта между компонентами системного блока исчерпаны: "заморская" паста Arctic Silver 5 и отечественная КПТ-8 уже давно завоевали доверие оверклокеров и в дополнительной рекламе, и уж тем более тестировании, не нуждаются. Между тем, пока ученые-физики планируют порадовать нас с вами новым супер-термоинтерфейсом на основе нанотрубок, более реальную альтернативу предлагает компания CoolLaboratory со своим продуктом – термопастой Coollaboratory Liquid Pro. Мы не могли обойти стороной факт появления на рынке этой новинки и сегодня представляем вам её подробное изучение и тестирование.
Термоинтерфейс был предоставлен нам на тесты в обычном полиэтиленовом пакете с небольшим бумажным ярлычком, не несущим другой информации кроме названия термопасты и соответствующего штрих-кода:
Термопаста находится в маленьком и тонком шприце:
реклама
Согласно официальной информации производителя, масса термоинтерфейса в шприце равна 1 грамму. Несмотря на то, что в нашем пакете кроме шприца больше ничего не было, с серийными (если так можно выразиться) образцами поставляется подробная инструкция, что немаловажно при использовании Coollaboratory Liquid Pro. Почему? Ответ вы найдете ниже.
Компания-производитель по вполне понятным причинам не распространяется о компонентах своего нового термоинтерфейса, поэтому далее я предлагаю называть его "жидким металлом" – это первое, что приходит на мысль при виде капельки Coollaboratory Liquid Pro. Сразу же всплывают в памяти кадры из фильма "Терминатор 2 – Судный День", в котором неугомонный Т-1000 (Роберт Патрик) собирался по этим самым капелькам после того, как терпел очередное фиаско от Т-800 (А.Шварценеггер) ;).
В свою очередь, свойства своей термопасты CoolLaboratory скрывать не собирается: похожий на капельки ртути или расплавленного припоя термоинтерфейс обладает в несколько раз большей теплопроводностью, чем все известные до сего времени термопасты. Он не высыхает и не разлагается. Производитель особо обращает наше с вами внимание, что данный термоинтерфейс не предназначен для использования с алюминиевыми кулерами, так как оказывает деструктивное влияние на поверхность их основания. А вот системы охлаждения с медным, никелированным или даже серебряным основанием – пожалуйста, можно использовать без ограничений и опасений.
Пусть вас не смущает небольшое количество термоинтерфейса в шприце. Достаточно выдавить капельку Coollaboratory Liquid Pro на теплораспределитель процессора.
Мало? Отнюдь. Распределив эту каплю Coollaboratory Liquid Pro по крышке процессора, получим очень тонкий и почти равномерный слой:
Казалось бы, все просто: выдавливай из шприца жидкий металл и равномерно распределяй. Однако сделать это удалось с большим трудом. В инструкции на официальном сайте приведена подробная процедура нанесения термопасты на процессор, а затем и удаления с него. Но, увы, у меня ничего похожего не получилось. Капельку термоинтерфейса, как и положено, выдавил на теплораспределитель процессора, который был предварительно обезжирен спиртом. Затем из косметички сестры бесследно исчезла небольшая кисточка, которая мне ничуть не помогла. Шарик жидкого металла кисточкой удалось лишь разбить на более мелкие, которые ни в какую не хотели размазываться по теплораспределителю, перекатываясь, спадая на края подложки процессора и околосокетное пространство. Здесь необходимо отметить, что, как и любой другой металл, Coollaboratory Liquid Pro обладает хорошей электропроводностью, поэтому любое попадание такого шарика на микроэлементы материнской платы может привести к замыканию и фатальным последствиям. Будьте бдительны!
Так каким же образом удалось равномерно распределить термоинтерфейс? Все оказалось намного проще, чем можно было бы предположить. Обычным кусочком ватки я начал как бы втирать эти шарики в крышку процессора. Ватка впитала в себя эти шарики, которые затем превращались в плёнку серебристого цвета, равномерно покрывающую тонким слоем весь теплораспределитель процессора. В соответствующей ветке конференции есть ещё несколько способов нанесения Coollaboratory Liquid Pro, но, возможно, именно такой вариант вам окажется полезен.
Излишки термопасты можно втянуть обратно все тем же шприцем. Удаление термопасты с процессора я выполнял с помощью нескольких комплектов ваток, смоченных спиртом. Надо сказать, достаточно долгая и трудоемкая процедура закончилась успешно – после почти трех недель тестов данного термоинтерфейса на процессоре не осталось и следа от него. Между тем, существует информация, что не всем удалось отчистить процессор полностью, и что на теплораспределителе остаются неудаляемые черные следы. В свою очередь, производитель рекомендует для удаления Coollaboratory Liquid Pro использовать специальный автомобильный очиститель металла:
Тестирование Coollaboratory Liquid Pro проводилось в сравнении с широко известной и уже не раз тестировавшейся нами КПТ-8 и одной из лучших термопаст Arctic Silver 5. Посмотрим на их технические характеристики в таблице:
| Характеристики | КПТ-8 | Arctic Silver 5 | Coollaboratory Liquid Pro |
| Теплопроводность, Вт/м*К | 0.7-0.8 | >8.7 | 82 |
| Удельное объемное электрическое сопротивление, не менее, Ом*см | 10 14 | - | - |
| Электрическая прочность, кВ/мм | 2-5 | - | - |
| Рабочие температуры, °С | -60 . +180 | -50 . +130 | - |
| Состав (основные наполнители) | оксид цинка | серебро, нитрид бора, оксиды цинка и алюминия, сложный эфир | - |
| Цвет пасты | Белый | Серый | Серебристый |
| Тип упаковки | Банка/тюбик | Шприц | Шприц |
| Масса, гр. | 12 | 3.5 | 1 |
| Розничная стоимость, долларов США | 1 | 5 | 10 |
Как вы можете видеть, стоимость Coollaboratory Liquid Pro в десять раз превышает цену КПТ-8 и она вдвое дороже Arctic Silver 5. Проверим, оправдана ли столь высокая стоимость нового термоинтерфейса.
Тестирование термопаст было проведено на открытом стенде, включающем материнскую плату ABIT AN8 SLI , BIOS v.2.0, процессор AMD Athlon 64 3200+, 1.40 V, Cool&Quiet Disable, (Venice, E6) и кулер Thermaltake Big Typhoon Hands Edition". Все тесты были выполнены в операционной системе Windows XP Professional Edition Service Pack 2. Драйверы чипсета материнской платы - NVIDIA nForce версии 6.82.
Для того, чтобы создать более серьезную нагрузку, процессор AMD Athlon 64 3200+ (2000 MHz) при увеличении напряжения до 1.65 V был разогнан до частоты в 2784 MHz (максимум данного экземпляра CPU под S&M):
Разогрев процессора и мониторинг температурных показателей (посредством SpeedFan версии 4.28), а также скорости вращения вентиляторов осуществлялся с помощью программы S&M версии 1.8.0 (alpha) в 15-минутном режиме прогрева FPU-тестом при 100% загрузке:
Учитывая, что S&M производит на процессор очень высокую нагрузку, тесты прогрева процессора были выполнены и с помощью бенчмарка Super PI при расчете числа "Пи" до 32 М знаков, который на указанной конфигурации в среднем занимает немногим менее 27 минут. Этого, на мой взгляд, вполне достаточно чтобы оценить эффективность работы термопаст. Показания температуры фиксировались по встроенному в процессор датчику мониторинга температуры (CPU Sensor).
Комнатная температура во время тестирования находилась у отметки в 23-24 градуса Цельсия и принята за начальную точку отсчета на диаграммах. Особо обращаю ваше внимание, что каждый из термоинтерфейсов тестировался не менее чем в течение недели по 3-4 цикла прогрева в день (при общем времени работы компьютера в сутки равном 10-12 часам). Таким образом, каждая из термопаст прошла период стабилизации, который согласно официальной информации для Coollaboratory Liquid Pro составляет двое суток (72 часа для Arctic Silver 5, а для КПТ-8 и вовсе не указывается).
Ну что же, пора переходить к изучению результатов тестирования, которые представлены на сводной диаграмме.
Как вы можете видеть, разница между термоинтерфейсами очень незначительна. Особо отмечу, что совсем уж минимальная разница между Arctic Silver 5 и КПТ-8, тогда как в предыдущем их сравнении на Intel Pentium 4 Arctic Silver 5 обошел КПТ-8 на 3 градуса Цельсия (что лишний раз подтверждает недопустимость сравнения результатов разных тестирований). Между тем, новинка от CoolLaboratory показывает лучшую из тестируемых термоинтерфейсов теплопроводность, обеспечив преимущество над Arctic Silver в 2 градуса Цельсия. Стоит ли вдвое переплачивать за столь незначительное преимущество – решать как всегда вам.
А я предлагаю посмотреть, как поведет себя новый термоинтерфейс на графическом процессоре R480 видеокарты Sapphire Radeon X850 XT PE, полученной путем модификации и разгона Sapphire Radeon X800 GTO2. Площадь чипа не самой горячей по сегодняшним меркам видеокарты превышает площадь чипов всех современных видеокарт, уступая лишь Radeon X1900 XTX/XT, что и будет полезно нам с вами сегодня для тестирования термоинтерфейсов.
Капельки жидкого металла (меньшего размера, чем на CPU) вполне хватило, чтобы заполнить всю поверхность графического процессора:
В данном случае следует быть особенно аккуратным и внимательным, так как находящиеся на подложке процессора микроэлементы легко замкнуть излишками Coollaboratory Liquid Pro.
Итак, разогрев графического процессора видеокарты осуществлялся путём восьмикратного прогона теста Firefly Forest из бенчмарка 3DMark 2006 с активированной анизотропной фильтрацией уровня 16x. Полноэкранное сглаживание было выключено. Мониторинг частот видеокарты и температурных показателей производился с помощью утилиты ATI Tray Tools версии 1.0.5.824. Добавлю, что видеокарта охлаждалась полностью медным кулером Zalman VF700-Cu на максимальных оборотах вращения его вентилятора (~2750 RPM). Длительность тестирования и период стабилизации термоинтерфейсов на GPU был равен оному на центральном процессоре. Посмотрим на полученные результаты на сводной диаграмме:
Нетрудно заметить, что разница в эффективности между КПТ-8 и Arctic Silver 5 практически исчезла. В то же время новый термоинтерфейс от CoolLaboratory опережает конкурентов примерно на 1.5 градуса Цельсия в пике нагрузки. Отмечу, что без нагрузки в 2D-режиме при использовании Coollaboratory Liquid Pro температура графического процессора была на 1 градус выше, чем у КПТ-8 и Arctic Silver 5. Данный факт позволяет предположить, что жидкий металл "любит" более высокую температуру и в полной мере раскрывает свои способности при её увеличении. Вполне возможно, что на более горячих видеокартах уровня Radeon X1900 XTX/XT (и процессорах с ядром Prescott с частотами от 4 GHz) эффективность Coollaboratory Liquid Pro в сравнении с другими термоинтерфейсами будет ещё выше.
Подводя итог тестированию, с уверенностью можно сказать, что Coollaboratory Liquid Pro – лучший термоинтерфейс на сегодняшний день. Очень высокая теплопроводность данной термопасты подтверждена результатами не только данной статьи, но и пока еще редкими её обладателями – участниками конференции Overclockers.ru. Однако, как это часто бывает, без ложки дегтя не обошлось, более того, этих самых "ложек" даже несколько. Во-первых, Coollaboratory Liquid Pro всё ещё трудно приобрести на территории СНГ. Во-вторых, стоимость термопасты на сегодняшний день равна цене неплохого бюджетного кулера производства GlacialTech (с предварительно нанесенным термоинтерфейсом очень высокого качества). В третьих, при нанесении на поверхность теплораспределителя процессора (либо графического чипа) термопаста требует повышенной аккуратности и внимательности. Ну а если все эти преграды вас не останавливают, из головы не выходит мысль о том как бы ещё скинуть пару градусов с разогнанного чипа, а ждать термоинтерфейс из нанотрубок уже нет сил, то выбор здесь очевиден и именуется он Coollaboratory Liquid Pro.
Сергей Лепилов aka Jordan
Подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен или telegram-канал @overclockers_news - это удобные способы следить за новыми материалами на сайте. С картинками, расширенными описаниями и без рекламы.
Как налить дерево, намазать металл и напылить резину: 8 необычных «жидких» материалов
Наши предки немало бы удивились, узнав, что в XXI веке такие традиционные материалы, как дерево, стекло или металл, можно будет заменить «жидкими» аналогами и в прямом смысле налить, намазать, напылить. Современные технологии позволили создать сверхпрочные «жидкие» материалы для строительства и ремонта, которые по ряду параметров даже превосходят своих « твердых собратьев»
Жидкое дерево
Под этим интригующим названием кроется композитный материал на основе древесных волокон, который не только не уступает своему натуральному прародителю, но и во многом превосходит его.
Древесно-полимерный композит (ДПК) на 50-80% состоит из измельченных древесных волокон или, говоря проще, опилок. Остальное — полимерное связующее и различные модифицирующие добавки. Внешне ДПК похож на древесину, разница лишь в том, что он в большинстве своем не имеет видимого рисунка волокон. Но по физическим характеристикам он ближе к пластику. Разумеется, речь идет о положительных качествах.
Прежде всего это касается устойчивости к агрессивной внешней среде. Жидкое дерево не боится влаги и не вызывает пищевого интереса у насекомых и вредоносных микроорганизмов. При этом какая-либо защитная пропитка такой доске не нужна. Еще один очевидный плюс — повышенная прочность: 1 м² настила способен выдержать нагрузку до 1400 кг. Немаловажно и то, что древесно-полимерный композит, в отличие от своего натурального прародителя, очень плохо горит.
Единственный недостаток ДПК — относительно высокая цена. Но учитывая, что средний срок жизни материала даже в самых суровых условиях составляет около полувека, затраты себя оправдают
Жидкое стекло
Как ни странно, «жидкое стекло» не имеет со стеклом ничего общего. Это название материал получил за внешний вид. Он представляет собой бесцветный или желтоватый гель, который после застывания становится прозрачным. Жидкое стекло — это водный раствор силикатов натрия и калия. Жидкости такого рода отличаются прекрасной адгезией к любым пористым поверхностям. Застывая, они наглухо запечатывают поры материала, и такая защита не боится ни воды, ни ультрафиолета, ни резких перепадов температур. Это делает жидкое стекло отличной упрочняющей добавкой для бетона, кладочных смесей и проч.
Но куда важнее то, что жидкое стекло обладает водоотталкивающими свойствами. Оно заметно продлевают жизнь отмосткам, бетонированным дорожкам, автомобильным площадкам, колодцам и даже бассейнам, эффективно защищая их от атмосферной и почвенной влаги.
Кроме того, жидкое стекло заметно сокращает период застывания раствора. Например, если добавить в цементно-песчаную смесь всего 2% силикатного клея, затвердевание начнется всего через 40 минут.
Жидкое стекло является эффективным антисептиком. Силикатные растворы убивают вредоносные микроорганизмы и предотвращают образование плесни. Именно поэтому их добавляют в грунт, которым обрабатывают бетонные стены перед поклейкой обоев или оштукатуриванием.
Для бетонного раствора с жидким стеклом рекомендуется использовать
бетон не ниже М300
Подробнее читайте в материале«Как стекло, остекленевший. »
Жидкие гвозди
Название «жидкие гвозди» объединяет группу строительных клеев, способных соединять неплотно прилегающие детали. Это полезное свойство материалам придает особый наполнитель — высокопластичная глина. Правда, недобросовестные производители заменяют ее обычным мелом, что не лучшим образом сказывается на качестве склеивания. Но если рецептура соблюдена в точности, жидкие гвозди создают шов удивительной прочности.
Производители не лукавят, говоря, что жидкие гвозди клеят все. Высокая адгезия и удивительная прочность образуемого шва позволяют скреплять между собой стекло и керамику, кирпич и резину, металл и гипс, MDF и дерево. И зачастую этот клей действительно может заменить собой металлический крепеж. Именно поэтому его часто используют, например, в производстве мебели или при оформлении оконных и дверных проемов. Но конечно, этим область применения жидких гвоздей не ограничивается.
Клеевой шов, образуемый жидкими гвоздями, выдерживает нагрузку
порядка 80–100 кг/см²
Жидкими гвоздями легко приклеить тяжелые натуральные обои из бамбука или тростника. Ими можно быстро и надежно зафиксировать пару-тройку отлетевших облицовочных плиток на стене ванной комнаты. Этот клей прекрасно подходит для работы с лепниной, как полиуретановой, так и гипсовой. Проще назвать области, где жидкие гвозди не пригодятся, чем перечислять сферы их использования.
Так почему же нельзя заменить жидкими гвоздями все существующие клеи и крепежные элементы? Ответ прост — это слишком дорого. Один тубус емкостью 310 мл обойдется в сумму 200–300 руб. При этом выход клея при нанесении сплошной полосой в 6 мм толщиной составит около 10 м/пог. А это далеко не так много, как кажется на первый взгляд.
Подробнее читайте в материале «Пригвоздить так пригвоздить!»
Жидкий металл
До недавней поры «металлизировать» поверхность можно было лишь при помощи красок. И нельзя сказать, что этот способ плох. Имитация меди, бронзы, стали и даже золота бывают столь достоверными, что даже придирчивый зритель не распознает подделку. У окрашивания есть только один недостаток — недолговечность. Насыщенное пигментом покрытие зачастую стирается от легкого прикосновения, и очень скоро его приходится в лучшем случае обновлять, а в худшем — переделывать.
Ситуация в корне изменилась, когда на рынке появился так называемый жидкий металл. Разумеется, это не ртуть, не термопаста и не пришедший из будущего терминатор Т-1000. Речь идет о декоративном покрытии, которое на 95% состоит из тончайшей металлической пыли. Остальные 5% приходятся на композитное связующее, которое обеспечивает отделочному слою удивительную прочность.
Да, жидкий металл куда более износостоек, чем самая прочная краска. Сила его сцепления с подложкой настолько велика, что поверхность можно не только шлифовать и полировать, но даже наносить на нее гравировку.
При помощи жидкого металла можно отделать любую прочную твердую поверхность. Покрытие выпускается во множестве вариантов — медь, бронза, латунь, серебро, золото и т.д.
Декораторы быстро «распробовали» этот удивительный материал и уже довольно активно используют его в отделке интерьера, украшая стены, потолки, лепнину и мебель. Да и для наружных работ нет никаких противопоказаний, главное — не забывать про антикоррозийную защиту.
Жидкий металл обладает всеми характеристиками литого изделия. Это касается не только цвета, блеска и текстуры, но также теплопроводности, магнитных свойств и пр.
Подробнее читайте в материале «Цветмет»
Жидкий пенопласт
Внешне жидкий пенопласт (пеноизол) выглядит как упругая белая пена, более чем на 90% состоящая из пузырьков воздуха, что, собственно, и обеспечивает теплосберегающий эффект. Как утверждают компании, использующие данный материал, 10 см такой изоляции равны 30 см обычного плитного пенопласта, 20 см минеральной ваты или 2,5 м кирпичной кладки.
Столь впечатляющие характеристики во многом обусловлены тем, что материал наносят под давлением. Увеличиваясь в объеме, пена проникает в малейшие углубления, каверны и трещины, образуя сплошной теплоизолирующий слой без мостиков холода.
Вспененным пеноизолом можно утеплить практически любое замкнутое пространство: слоистую кирпичную кладку, полость фальш-стены, чердачное перекрытие и проч.Особой популярностью пеноизол пользуется у компаний, реконструирующих старые дома. Ведь для того, чтобы утеплить строение, не нужно снимать обшивку фасадов или разбирать перекрытия. Впрочем, технологию нанесения материала мы рассмотрим ниже.
За пределами дома пеноизолу тоже найдется применение. Например, его используют для утепления стенок колодцев. Для этого нужно всего лишь сделать несъемную опалубку, отстоящую от наружных стенок шахты на 3-5 сантиметров, и запенить образовавшееся пространство.
И все же нельзя не отметить, что у данной технологии есть недостатки. Первый, и, пожалуй, основной состоит в экологической небезопасности материала. Жидкий пенопласт содержит формальдегид, источающий токсичные пары. Да, со временем они выветриваются, но еще две недели после утепления в доме нельзя производить отделочные работы. И это минимум. Желательно подождать с «внутрянкой» месяц-полтора, чтобы не рисковать здоровьем. Что касается отделки фасадов и других действий на открытом воздухе, тут строгих ограничений не существует. Но повторимся – лучше не рисковать.
Подробнее читайте в материале «Светлое пенное»
Жидкий пластик
Найти идеальный материал для заделки технологических швов действительно трудно. Акриловые герметики неэластичны и порой отслаиваются спустя всего 3-4 месяца после нанесения. Кроме того, они желтеют под солнечными лучами и/или от табачного дыма. А в условиях высокой влажности еще и покрываются плесенью. Силиконовые герметики ощутимо лучше акриловых, но и они могут отслаиваться, желтеть и собирать грязь.
Жидкий пластик лишен этих недостатков. Вероятность того, что он отслоится и поменяет цвет, равна нулю. Дело в том, что этот материал работает по принципу диффузной сварки. Говоря простым языком, он немного расплавляет поверхность, с которой контактирует, врастает в нее, и после застывания образует монолит.
Образованный в результате шов обладает теми же свойствами, что и сам ПВХ. Он прочен, морозостоек, не восприимчив к влаге и ультрафиолету. На гладкой, лишенной пор поверхности не собирается грязь. И даже если в доме много курят, табачный дым не приведет к пожелтению.
Но есть ли у жидкого пластика недостатки? К сожалению, да. Первый и основной — слишком быстрое затвердевание. На нанесение и разглаживание смеси у мастера есть всего 60 секунд. По истечении этого краткого срока герметик начинает твердеть, и работать с ним становится практически невозможно.
Подробнее читайте в материале «Проявите твердость!»
Жидкая резина
Это может показаться странным, но жидкая резина не является резиной в техническом смысле слова. Производители предпочитают называть этот продукт бесшовной напыляемой гидроизоляцией, но для удобства потребителей соглашаются с прижившимся термином.
Итак, почему же этот продукт называют резиной? Причина — в невероятной эластичности. Кусочек площадью 5 см² можно растянуть до 80 см²! А значит, даже при сильных сезонных подвижках и деформации конструкций не приведет к разрыву гидроизоляционной пленки. Можно сказать, что возможность протечек практически полностью исключена. Более того —случайные повреждения защитной мембраны затягиваются сами собой.
Конечно, со временем покрытие становится немного тверже, но эластичность при этом остается довольно высокой, так что трещины не возникают. Прогнозируемый срок жизни материала составляет 20 лет. Именно такую гарантию дают производители жидкой резины.
Разумеется, эластичность — не единственное преимущество материала. Жидкая резина крепко схватывается с бетоном, деревом, металлом и другими строительными материалами, что делает ее универсальным гидроизоляционным материалом. Покрытию не страшны ни жара, ни холод: рабочий диапазон — от –45°C до +100°C.
Немаловажно и то, что жидкая резина лишена основного недостатка обычных битумных гидроизоляций — эффекта старения, вызванного постепенным старением эфира.
Однако есть у материала и свои минусы.
Подробнее читайте в материале «Где тонко, там не рвётся»
Жидкие обои
Жидкие обои путают со штукатуркой, хотя их роднит лишь одно — технология отделочных работ. И в том, и в другом случае разведенную водой массу наносят на стены при помощи шпателя. Но по своему составу эти материалы принципиально отличаются.
Делают жидкие обои из переработанных волокон целлюлозы, хлопка и шелка, окрашенных акриловыми пигментами. По сути, это своеобразное папье-маше. Для большей декоративности в массу добавляют измельченные блестки, нитки, кусочки слюды и прочее. Эти «украшения» называют глиттерами. Связующим веществом служит водорастворимый клей.
У жидких обоев немало достоинств. Первое и основное — бесшовность. После нанесения получается абсолютно ровная, гладкая поверхность без стыков, пузырей, складок и прочих дефектов отделки, которые нередко возникают при работе с обычными обоями.
Еще один плюс состоит в том, что жидкими обоями удобно покрывать криволинейные поверхности. С отделкой арок, сводов, колонн и проч. не возникает особых проблем. О рулонных покрытиях такого сказать нельзя.
Огромным преимуществом является ремонтопригодность. Каким бы ни было повреждение, его можно заделать. Чтобы устранить царапину, покрытие достаточно размочить и загладить шпателем. Если же дефект большой, поверхность зачищают до основания, и делают «заплату» из нового материала. После высыхания она не будет заметна даже самому придирчивому глазу.
Жидкий металл, или Как превратить любую поверхность в металлическую?
Казалось бы, довести латунь, медь или бронзу до текучего состояния можно лишь в доменной печи. Но разработчикам жидкого металла удалось добиться невозможного. В нашем распоряжении появился материал, который можно наносить, как краску, превращая любые твердые предметы в металлические. В буквальном смысле слова.
Справедливости ради стоит отметить, что покрытие является металлическим как в хорошем, так и в плохом смысле слова. Со временем поверхность может окислиться, покрыться патиной или попросту заржаветь, если оставить ее без соответствующего ухода. И если естественное старение не входит в планы декоратора, нужно воспользоваться обычными защитными лаками для металла.
Жидкий металл обладает всеми характеристиками литого изделия. Это касается не только цвета, блеска и текстуры, но также теплопроводности, магнитных свойств и проч.
Но можно ли назвать жидкий металл материалом без недостатков? К сожалению, нет. Первый и основной минус — высокая цена. Так, за упаковку весом 1 кг, от зарубежного производителя, придется заплатить около 8000 руб. Впрочем, в последнее время на нашем рынке появились отечественные аналоги, которые стоят почти в два раза дешевле.
Также стоит отметить, что жидкий металл нельзя назвать безопасным и экологически чистым продуктом. После затвердевания он становится нейтральным, но сам процесс смешивания компонентов сопровождается довольно активной химической реакцией. И чтобы обезопасить себя, необходимо использовать защитные перчатки и респиратор. Впрочем, процесс отделки стоит рассмотреть подробно.
Технология нанесения
Как уже говорилось выше, жидким металлом можно покрыть любую твердую плотную поверхность. Но перед отделкой ее необходимо тщательно очистить от пыли, жира и других загрязнений, а потом воспользоваться грунтом. И если отделке подлежит гладкий предмет, от которого нужно добиться зеркального блеска, грунт желательно отшлифовать мелкой наждачной бумагой и еще раз тщательно обеспылить.
Если пренебречь подготовительной работой, жидкий металл будет ложиться неровно, образуя потеки. А это приведет к перерасходу недешевого материала
Следующий этап — приготовление отделочного состава. Очень важно смешивать компоненты в строжайшем соответствии с пропорциями, которые указаны производителем. Если нарушить их, жидкий металл затвердеет слишком быстро, или же не затвердеет совсем.
Если покрытие будет наноситься шпателем или кистью, достаточно смешать наполнитель и отвердитель. В результате образуется постепенно густеющая паста, которая может ложиться немного неровно. Следы мазков убирают уже после затвердевания жидкого металла при помощи нескольких 3-5 видов наждачной бумаги разной степени зернистости, двигаясь от крупной фракции абразива к мелкой.
Утомительной шлифовки можно избежать, если наносить металл краскопультом. Но в этом случае покрытие нужно развести, сделав максимально жидким и текучим. Для этого существует специальный разбавитель. Когда и в каких пропорциях нужно его добавлять, указано в инструкции производителя.
Жидкий металл наносят в несколько этапов, по технологии «мокрое по мокрому», то есть новый слой накладывают, не дожидаясь высыхания предыдущего
Толщина покрытия варьируется в среднем от 0,1 до 2 мм. После нанесения по той или иной технологии покрытие нужно оставить до полного затвердевания, которой составляет обычно 24 часа. И заключительный этап — полировка. Для этих целей можно использовать металлическую шерсть, мягкие абразивные губки, войлочные шлифовальные бруски и проч. А полировочные пасты для металла еще больше усилят благородный металлический блеск.
Читайте также: