Cilvēki vienmēr ir meklējuši iespēju radīt visaugstākās kvalitātes un funkcionālus materiālus. Vietnes Yandex.Den populāro zinātņu un emuāru žurnāla Science & Future autors Deniss Jušins runā par materiāliem, kas mainīs pasauli.
Grafēns
Visdaudzsološākais nākotnes materiāls ir grafēns - divdimensiju oglekļa modifikācija, kas sastāv no plakanas kristāla režģa, kura biezums ir viens atoms. Grafēna kristāla režģis ir plakne, kas sastāv no sešstūru šūnām.
No vienas puses, visas neticamās grafēna teorētiskās īpašības ierobežo fakts, ka zinātnieki tās termodinamiskās nestabilitātes dēļ vēl nav spējuši iegūt ideālu divdimensiju filmu brīvā stāvoklī. Tomēr grafēnam ir unikāla elektriskā vadītspēja, kas padara to par lielisku silīcija aizstājēju.
Tas radīs vēl vairāk miniatūru elektronisko ierīču. Turklāt grafēns ir ideāli piemērots enerģijas uzkrāšanai kurināmā elementos, izmantošanai optikā, elastīgu displeju izveidošanai un pat šķidrumu tīrīšanai, jo grafēna plēve iziet cauri ūdens molekulām, notverot citas vielas.
Lai izmantotu lielāko daļu grafēna unikālo īpašību, tas nav jāpielieto nevainojamā formā. Ja grafēna plēvē parādās defekti, tā var pastāvēt nanocauruļu formā. Kompozītmateriāli, strāvas avoti, neirokomputeru saskarnes un bionika (piemēram, mākslīgie muskuļi) - nanocauruļu izmantošanai praktiski nav ierobežojumu.
Pat bēdīgi slaveno “kosmosa liftu” var uzbūvēt, pateicoties oglekļa nanocaurulēm, jo teorētiski vairāku kilometru garš vienas sienas nanocaurule var izturēt svaru līdz tonnai uz kvadrātmetru milimetru.
Vantabalck
Britu kompānija Surrey Nanosystems ir izstrādājusi materiālu, kas var absorbēt līdz 99,965% no krītošās gaismas, padarot to par melnāko materiālu pasaulē. Tās nosaukums ir piemērots - Vantabalck.
Šo apbrīnojamo īpašību izskaidro fakts, ka to veido oglekļa nanocaurules, kas ir tik mazas, ka fotoni vienkārši nevar iziet starp tām.
Šķiet, kā melnais materiāls var būt noderīgs? Tas palīdz novērst gaismas izkliedi, ko var izmantot teleskopos. Vantabalck var ievērojami uzlabot infrasarkano staru kameru kvalitāti. To var izmantot, lai izveidotu termiskās aizsardzības sistēmas.
Materiāla spēja absorbēt dažādu starojumu paver iespējas radīt visvieglākos un izturīgākos kosmosa kuģu pārklājumus, kas aizsargā pret radiāciju.
Interesanti, ka Surrey Nanosystems speciālistiem ir aizliegts apspriest Vantabalck militārās izmantošanas iespējas ar žurnālistiem, un viņi uz jautājumu par izmaksām atbild pēc iespējas kodolīgāk: "tas ir ļoti dārgi". Bet vismaz Vantablaku militārajā jomā var izmantot, lai izveidotu “temperatūras maskēšanos”.
Grafēna Airgels
Pēdējā desmitgadē airgeļi, kas tika izstrādāti kā materiālu klase 1931. gadā, sāka pievērst daudz lielāku uzmanību. Arī šeit nevarētu iztikt bez oglekļa.Uz 2011. gadu, pamatojoties uz daudzslāņu oglekļa nanocaurulītēm, tika izveidots airgelis ar blīvumu 4 mg / cm3. Gandrīz katru gadu parādījās aerogeli ar zemāku blīvumu, un šodien vieglākais materiāls ir grafēna airgels, kura blīvums ir tikai 0,16 mg / cm3.
Pārsteidzoši, ka speciālistu iegūtajam materiālam ir ārkārtīgi augsta izturība un elastība. Pēc saspiešanas tā pēc iespējas ātrāk atgriežas formā. Vienā sekundē tas var absorbēt līdz 68 gramiem organisko savienojumu. Tajā pašā laikā aerogels satur vielas, kas nešķīst ūdenī līdz 900 reizēm no paša svara.
Tādējādi katastrofas gadījumā, piemēram, naftas noplūdes gadījumā, to visu būs iespējams ne tikai savākt no ūdens virsmas, bet arī praktiski neko nezaudēt, vienkārši izspiežot to no aeroga.
Turklāt aerogelu var izmantot kā izolācijas materiālu, enerģijas uzkrāšanas sistēmās reakciju katalizēšanai un kā pildījumu sarežģītiem kompozītmateriāliem.
Vītolu stikls
Ikviens zina par Gorilla Glass triecienizturīgu stiklu, bet kā ir ar elastīgo stiklu, kam ir vienādas stiprības īpašības? Iepazīstieties ar vītolu stiklu - tikai ar 100 mikronu biezumu (A4 loksnes biezums) tas ir izturīgs pret mehāniskiem bojājumiem gorilla līmenī.
Acīmredzamākais pieteikums viņam ir elastīgu viedtālruņu izveide, taču šī ideja nav tik populāra. Bet mēs runājam par elastīgu un ļoti izturīgu stiklu, lai tā lietošanai nebūtu problēmu. Attīstības uzņēmums saka, ka nākotnē viņu produkts tiks plaši izmantots, piemēram, apgaismes ierīču vai pat saules paneļu radīšanā.
Absolūti viss, kas mūs ieskauj, sastāv no ļoti dažādiem materiāliem, un, šķiet, kāpēc gan radīt jaunus, ja viss jau ir tur? Atbilde ir acīmredzama: mums ir jārūpējas par vidi, jāsaprot, ka resursi nav neierobežoti, jāattīsta okeāns un jaunas pasaules un vienkārši jāpadara dzīve labāka visiem uz Zemes. Jauni materiāli vienmēr ir jaunas iespējas tālākai attīstībai.