Американские инженеры и химики опубликовали исследование, которое наверняка заинтересует правительства многих стран. Учёные нашли способ удешевить производство монет.
Поясним, что сегодня в большинстве государств, в том числе и в России, монеты чеканят из сплава, в состав которого входит никель – пластичный и ковкий металл серебристо-белого цвета. Однако изготовление таких монет часто оказывается весьма затратным, к примеру, каждая американская монета достоинством пять центов обходится правительству в семь центов. Когда производство столь масштабно, такая разница оказывается весомой.
Команда из Национального института стандартов и технологий США совместно со специалистами Монетного двора США решила отыскать способы удешевления производства металлических денег. В результате исследователи нашли решение, которое снизит затраты на 40%.
Учёные поясняют, что при изготовлении монеты нужно учитывать множество условий. Например, она не должна покрываться коррозией из-за частого воздействия влаги, иметь однородную плотность и толщину, а изображения, нанесённые с обеих сторон, должны быть достаточно рельефными и долговечными, чтобы монета могла оставаться в обращении десятки лет. С широким распространением банковских и торговых автоматов появилось ещё одно требование – определённая электропроводность металла.
Пока в Монетном дворе США думали над решением проблемы, Национальный институт стандартов и технологий запустил проект под названием Materials Genome Initiative, в рамках которого инженеры искали методы улучшения, ускорения и удешевления производства различных материалов. Логично, что правительственные органы обратились к ним с просьбой поработать и над "апгрейдом" денежного производства.
Команда уточняет, что в своей работе опиралась, в первую очередь, на методы компьютерного моделирования и другие IT-инструменты.
Работа велась от обратного: сперва учёные обозначили и изучили качества, которыми должен обладать итоговый сплав для чеканки монет. При этом учитывались существующие производственные ограничения (например, методы охлаждения металла).
Нельзя было забывать и о цвете конечного продукта. Большинство людей не задумывается, как важны оттенки, а также о том, что все монеты одного номинала практически не отличаются по цвету, где бы ими не дали сдачу, в Калининграде или Петропавловске-Камчатском. Но, увидев жёлтую монету вместо привычной золотистой или серую вместо серебристой, человек (и особенно коллекционер или нумизмат) обратит на это внимание. А значит, доверие к ценности денежных средств, и вслед за ним и репутация правительства, будут подорваны, полагают учёные.
Им пришлось работать, учитывая все эти требования и стандарты. Инженеры признаются, что работа была непростой, но результат приятно удивил.
Благодаря методам моделирования, команда создала сразу три новых версии сплавов для изготовления монет на основе никеля, меди и цинка. Вычислительная техника подсказывала химикам, как будут реагировать различные компоненты при смешивании, нагревании и охлаждении.
Отмечается, что монеты, изготовленные из новых сплавов, будут мало чем отличаться от нынешних: они сохранят ту же плотность, жёсткость, толщину, форму и электропроводность, а значит, будут "совместимы" с банковскими и торговыми аппаратами. Более того, новые сплавы, согласно данным моделирования, не будут подвержены коррозии и потускнению.
Важно и то, что компьютерное моделирование избавило производителей от необходимости изготовления крупных экспериментальных партий. Это также помогло сэкономить бюджетные средства. Прототипы новых монет уже прошли проверку по всем стандартам, рассказывает руководитель проекта инженер-технолог Эрик Ласс (Eric Lass). По его словам, на разработки и эксперименты ушёл всего один год.
Между тем работа, результаты который были опубликованы в журнале Integrating Materials and Manufacturing Innovation, имеет большое значение не только для улучшения финансового положения страны.
Эксперты считают, что новые технологии моделирования и новые материалы, созданные с их помощью, найдут широкое применение во многих сферах промышленности и пригодятся для создания ещё более совершенной электроники, в том числе гибкой.
Напомним, что ранее авторы проекта "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) рассказывали о других достижениях материаловедов. Так, новый алюминиевый сплав стал источником водородного топлива, а другой сплав наделили рекордной памятью формы.
