Människor har alltid letat efter möjligheten att skapa högkvalitativa och funktionella material. Denis Yushin, författare till den populära vetenskapen & bloggbloggen Science & Future i Yandex.Den, berättar om material som kommer att förändra världen.
Grafen
Framtidens mest lovande material är grafen, en tvådimensionell kolmodifiering som består av en platt kristallgitter en atom tjock. Grafenkristallgittret är ett plan som består av hexagonala celler.
Å ena sidan begränsas alla otroliga teoretiska egenskaper hos grafen av det faktum att forskare ännu inte har kunnat få en idealisk tvådimensionell film i fritt tillstånd på grund av dess termodynamiska instabilitet. Grafen har emellertid en unik elektrisk konduktivitet, vilket gör det till ett utmärkt ersättare för kisel.
Detta kommer att skapa ännu mer miniatyr elektroniska enheter. Dessutom är grafen idealisk för att lagra energi i bränsleceller, för användning i optik, skapa flexibla skärmar och till och med för rengöring av vätskor, eftersom en grafenfilm passerar vattenmolekyler och fångar andra ämnen.
För att dra fördel av de flesta av grafens unika egenskaper är det inte nödvändigt att applicera den i perfekt form. Om det förekommer defekter i grafenfilmen kan den existera i form av nanorör. Kompositmaterial, strömkällor, neurocomputer-gränssnitt och bionics (till exempel konstgjorda muskler) - det finns praktiskt taget inga begränsningar för användningen av nanorör.
Till och med den ökända ”rymdhiss” kan byggas tack vare kolananorör, eftersom teoretiskt sett kan en enväggig nanorör som är flera kilometer lång tåla vikt upp till ett ton per kvadratmillimeter.
Vantabalck
Det brittiska företaget Surrey Nanosystems har utvecklat ett material som kan absorbera upp till 99,965% av händelseljuset, vilket gör det till det svartaste materialet i världen. Namnet är lämpligt - Vantabalck.
Denna fantastiska egenskap förklaras av det faktum att den bildas av kolananorör, som är så små att fotoner helt enkelt inte kan passera mellan dem.
Det verkar, hur kan det svartaste materialet vara användbart? Det hjälper till att förhindra spridning av ljus, som kan användas i teleskop. Vantabalck kan förbättra kvaliteten på infraröda kameror avsevärt. Det kan användas för att skapa värmeskyddssystem.
Förmågan hos ett material att absorbera olika strålning öppnar möjligheterna att skapa de mest lätta och hållbara beläggningarna av rymdskepp som skyddar mot strålning.
Det är intressant att Surrey Nanosystems-specialister är förbjudna att diskutera utsikterna för militär användning av Vantabalck med journalister, och de svarar på kostnadsfrågan så kortfattat som möjligt: "det är mycket dyrt." Men Vantablack på militärområdet kan åtminstone användas för att skapa "temperaturkamouflage".
Graphene Airgel
Under det senaste decenniet började airgels, som utvecklades som en klass av material redan 1931, att ägna sig mycket mer uppmärksamhet. Även här kunde inte klara sig utan kol.År 2011 skapades en luftgel med en densitet på 4 mg / cm3 på basis av flerskikts kolananorör. Nästan varje år dök aerogeller med lägre täthet ut, och idag är det lättaste materialet grafen-airgel, vars densitet endast är 0,16 mg / cm3.
Överraskande nog har det material som erhållits av specialister extremt hög hållfasthet och elasticitet. Han återgår snabbt till formen efter komprimering. På en sekund kan den ta upp upp till 68 gram organiska föreningar. Samtidigt innehåller airgel ämnen som inte är lösliga i vatten upp till 900 gånger sin egen vikt.
I händelse av en katastrof, till exempel ett oljeutsläpp, är det således möjligt att inte bara samla upp allt från vattenytan utan också förlora praktiskt taget ingenting, helt enkelt genom att pressa det ur en luftgel.
Dessutom kan airgel användas som ett isolerande material, i energilagringssystem för katalyseringsreaktioner och som ett fyllmedel för komplexa kompositmaterial.
Pilglas
Alla vet om Gorilla Glass stötsäkert glas, men hur är det med flexibelt glas som har samma styrkaegenskaper? Möt Willow Glass - med en tjocklek på bara 100 mikron (A4-arktjocklek) har det förblivit resistent mot mekanisk skada på gorillanivån.
Den mest uppenbara applikationen för honom är skapandet av flexibla smartphones, men denna idé är inte så populär. Men vi talar om ett flexibelt och mycket hållbart glas, så att det inte kommer att bli några problem med dess användning. Utvecklingsföretaget säger att deras produkt i framtiden kommer att användas i stor utsträckning för att skapa till exempel belysningsutrustning eller till och med solpaneler.
Absolut allt som omger oss består av en mängd olika material och, verkar det, varför skapa nya om allt redan finns där? Svaret är uppenbart: vi måste bry oss om miljön, förstå att resurserna inte är obegränsade, utveckla havet och nya världar och bara göra livet bättre för alla på jorden. Nya material är alltid nya möjligheter för vidareutveckling.