Ludzie zawsze szukali okazji do stworzenia najwyższej jakości i funkcjonalnych materiałów. Denis Yushin, autor popularnego bloga Science & Blog Science & Future w Yandex.Den, opowiada o materiałach, które zmienią świat.

Grafen

Najbardziej obiecującym materiałem na przyszłość jest grafen, dwuwymiarowa modyfikacja węgla składająca się z sieci o płaskich kryształach o grubości jednego atomu. Sieć krystaliczna grafenu jest płaszczyzną składającą się z heksagonalnych komórek.

Z jednej strony wszystkie niewiarygodne właściwości teoretyczne grafenu są ograniczone przez fakt, że naukowcy nie byli jeszcze w stanie uzyskać idealnego filmu dwuwymiarowego w stanie swobodnym ze względu na jego niestabilność termodynamiczną. Jednak grafen ma wyjątkową przewodność elektryczną, co czyni go doskonałym substytutem krzemu.

Stworzy to jeszcze więcej miniaturowych urządzeń elektronicznych. Ponadto grafen jest idealny do magazynowania energii w ogniwach paliwowych, do stosowania w optyce, tworzenia elastycznych wyświetlaczy, a nawet do czyszczenia płynów, ponieważ folia grafenowa przepuszcza cząsteczki wody, zatrzymując inne substancje.

Aby skorzystać z większości unikalnych właściwości grafenu, nie trzeba go stosować w idealnej formie. Jeśli defekty pojawią się w warstwie grafenu, może istnieć w postaci nanorurek. Materiały kompozytowe, źródła prądu, interfejsy neurokomputerów i bioniki (na przykład sztuczne mięśnie) - praktycznie nie ma ograniczeń w stosowaniu nanorurek.

Nawet słynną „windę kosmiczną” można zbudować dzięki nanorurkom węglowym, ponieważ teoretycznie pojedyncza ścianka nanorurki o długości kilku kilometrów może wytrzymać ciężar do tony na milimetr kwadratowy.

Vantabalck

Brytyjska firma Surrey Nanosystems opracowała materiał, który może pochłonąć do 99,965% padającego światła, co czyni go najczarniejszym materiałem na świecie. Jego nazwa jest odpowiednia - Vantabalck.

Ta niesamowita właściwość jest wyjaśniona faktem, że powstają z nanorurek węglowych, które są tak małe, że fotony po prostu nie mogą między nimi przenikać.

Wydaje się, w jaki sposób najbardziej czarny materiał może być użyteczny? Pomaga zapobiegać rozpraszaniu światła, które można stosować w teleskopach. Vantabalck może znacznie poprawić jakość kamer na podczerwień. Można go wykorzystać do stworzenia systemów ochrony termicznej.

Zdolność materiału do pochłaniania różnych promieni otwiera perspektywę stworzenia najbardziej lekkich i trwałych powłok statku kosmicznego, które chronią przed promieniowaniem.

Interesujące jest to, że specjaliści z Surrey Nanosystems nie mogą rozmawiać z dziennikarzami o perspektywach wojskowego zastosowania Vantabalck i odpowiadają na pytanie o koszty tak zwięźle, jak to możliwe: „jest to bardzo drogie”. Ale przynajmniej Vantablack na polu wojskowym można wykorzystać do stworzenia „kamuflażu temperaturowego”.

Aerożel grafenowy

W ostatniej dekadzie aerożele, opracowane jako klasa materiałów w 1931 r., Zaczęły zwracać znacznie większą uwagę. Również tutaj nie można obejść się bez węgla.W 2011 r. Aerożel o gęstości 4 mg / cm3 został stworzony na podstawie wielowarstwowych nanorurek węglowych. Niemal co roku pojawiały się aerożele o niższej gęstości, a dziś najlżejszym materiałem jest aerożel grafenowy, którego gęstość wynosi zaledwie 0,16 mg / cm3.

Nieoczekiwanie materiał uzyskany przez specjalistów ma wyjątkowo wysoką wytrzymałość i elastyczność. Zwraca formę tak szybko, jak to możliwe po kompresji. W ciągu jednej sekundy może wchłonąć do 68 gramów związków organicznych. Jednocześnie aerożel zawiera substancje nierozpuszczalne w wodzie do 900 razy więcej niż jego waga.

Tak więc, w przypadku katastrofy, na przykład wycieku ropy, możliwe będzie nie tylko zebranie jej wszystkich z powierzchni wody, ale także praktycznie nic nie stracenie, po prostu przez wyciśnięcie jej z aerożelu.
Ponadto aerożel może być stosowany jako materiał izolacyjny, w systemach magazynowania energii do katalizowania reakcji oraz jako wypełniacz do złożonych materiałów kompozytowych.

Szkło wierzbowe

Wszyscy wiedzą o wstrząsoodpornym szkle Gorilla Glass, ale co z elastycznym szkłem o takich samych właściwościach wytrzymałościowych? Poznaj szkło wierzbowe - o grubości zaledwie 100 mikronów (grubość arkusza A4), pozostało odporne na uszkodzenia mechaniczne na poziomie goryla.

Najbardziej oczywistą aplikacją dla niego jest tworzenie elastycznych smartfonów, ale ten pomysł nie jest tak popularny. Ale mówimy o elastycznym i bardzo wytrzymałym szkle, więc nie będzie problemów z jego użyciem. Firma deweloperska twierdzi, że w przyszłości ich produkt będzie szeroko stosowany przy tworzeniu np. Sprzętu oświetleniowego, a nawet paneli słonecznych.

Absolutnie wszystko, co nas otacza, składa się z szerokiej gamy materiałów i, jak się wydaje, po co tworzyć nowe, jeśli wszystko już jest? Odpowiedź jest oczywista: musimy dbać o środowisko, rozumieć, że zasoby nie są nieograniczone, rozwijać ocean i nowe światy i po prostu ulepszać życie wszystkim na Ziemi. Nowe materiały to zawsze nowe możliwości dalszego rozwoju.