Які матеріали майбутнього вже створили вчені? Опис, фото і відео

Які матеріали майбутнього вже створили вчені?

Люди завжди шукали можливість створення найбільш якісних і функціональних матеріалів. Деякі сучасні розробки здатні зробити революцію в приладобудуванні в найближчі 5-10 років. Автор науково-популярного блогу Science & Future в Яндекс.Дзене Денис Юшин розповідає про матеріали, які змінять світ.

Графен

Найбільш перспективний матеріал майбутнього — графен, двовимірна модифікація вуглецю, що складається з плоскої кристалічної решітки товщиною в один атом. Кристалічна решітка графена являє собою площину, що складається з шестикутних комірок.

Графен

З одного боку, всі неймовірні теоретичні властивості графену обмежені тим, що ідеальну двовимірну плівку у вільному стані учені поки не змогли отримати з-за її термодинамічної нестабільності. Тим не менш, графен володіє унікальною електропровідністю, що робить його прекрасною заміною кремнію.

Це дозволить створювати ще більш мініатюрні електронні пристрої. Крім того, графен ідеально підходить для зберігання енергії в паливних елементах, застосування в оптиці, створення гнучких дисплеїв і навіть для очищення рідин, адже графенову плівка пропускає молекули води, затримуючи інші речовини.

Для того, щоб скористатися більшістю унікальних властивостей графену, не обов’язково застосовувати його в ідеальному вигляді. Якщо в плівці графена з’являються дефекти, то вона може існувати у вигляді нанотрубок. Композитні матеріали, джерела струму, нейрокомпьютерные інтерфейси і біоніка (наприклад, штучні м’язи) – обмежень для застосування нанотрубок практично немає.

Навіть горезвісний «космічний ліфт» можна побудувати завдяки вуглецевим нанотрубок, адже теоретично одностінна нанотрубка довжиною в кілька кілометрів може витримувати вагу до тонни на квадратний міліметр.

Vantabalck

Vantabalck

Британська компанія Surrey Nanosystems розробила матеріал, здатний поглинати до 99,965% падаючого світла, що робить його самим чорним матеріалом у світі. Назва у нього відповідна – Vantabalck.

Таке дивовижне властивість пояснюється тим, що він утворений вуглецевими нанотрубками, які настільки малі, що фотони просто не можуть пройти між ними.

Здавалося б, чим може бути корисний самий чорний матеріал? Він дозволяє запобігати розсіювання світла, що можна застосовувати в телескопах. З допомогою Vantabalck можна значно підвищити якість інфрачервоних камер. Його можна використовувати при створенні систем теплового захисту.

Здатність матеріалу поглинати різні випромінювання відкриває перспективу створення максимально легких і міцних покриттів космічних кораблів, які захищають від радіації.

Цікаво, що фахівцям Surrey Nanosystems заборонено обговорювати з журналістами перспективи військового застосування Vantabalck, а на питання про вартість вони відповідають максимально лаконічно: «він дуже дорогий». Але Vantablack у військовій сфері, як мінімум, можна застосувати для створення «температурного камуфляжу».

Графеновий аерогель

Графеновий аерогель

В останнє десятиліття аэрогелям, розробленим, як клас матеріалів ще в 1931 році, почали приділяти набагато більше уваги. Тут теж не обійшлося без вуглецю. Ще в 2011 році на основі багатошарових вуглецевих нанотрубок був створений аерогель, що володіє щільністю 4 мг/см3. Майже щороку з’являлися аерогелі з більш низькою щільністю і на сьогоднішній день самим легким матеріалом є графеновий аерогель, щільність якого всього 0,16 мг/см3.

Дивно, але отриманий фахівцями матеріал має надзвичайно високими міцністю і пружністю. Він максимально швидко повертає форму після стискання. За одну секунду він здатний увібрати до 68 грамів органічних сполук. При цьому аерогель утримує не розчиняються у воді речовини до 900 разів більше власної ваги.

Таким чином, у разі катастрофи, наприклад, розливу нафти, її всю можна буде не тільки зібрати з поверхні води, але і практично нічого не втратити, просто «віджавши» з аерогелю.
Крім цього, аерогель можна застосовувати в якості ізоляційного матеріалу, в системах акумулювання енергії для каталізації реакцій і як наповнювач для складних композитних матеріалів.

Willow Glass

Willow Glass

Про протиударне скло Gorilla Glass знають усі, але як щодо гнучкого скла, що володіє тими ж властивостями міцності? Познайомтеся з Willow Glass — при товщині всього 100 мікрон (товщина листа формату А4) воно зберегло стійкість до механічних пошкоджень на рівні «горили».

Самим очевидним застосуванням для нього бачиться створення гнучких смартфонів, але ця ідея не така вже й популярна. Але ж мова про гнучкий і дуже міцному склі, так що проблем з його застосуванням не виникне. У компанії-розробнику заявляють, що їх продукт в перспективі буде повсюдно використовуватися при створенні, наприклад, освітлювальної апаратури або навіть сонячних батарей.

Абсолютно все, що нас оточує, складається з найрізноманітніших матеріалів і, здавалося б, навіщо створювати нові, якщо все вже є? Відповідь очевидна: нам необхідно піклується про екологію, розуміти, що ресурси не безмежні, освоювати океан і нові світи і просто робити життя краще для всіх на Землі. Нові матеріали – це завжди нові можливості для подальшого розвитку.

Денис Юшин

Науковий співробітник, викладач, автор статей про науку, технології та прогрес, науково-популярного блогу Science & Future в Яндекс.Дзене.

clck.ru/NRVbX

Джерело