Ihmiset ovat aina etsineet mahdollisuutta luoda korkealaatuisia ja toimivia materiaaleja. Dendex Yushin, suositun tiede- ja blogin blogin Science & Future (Yandex.Den) kirjoittaja, puhuu materiaaleista, jotka muuttavat maailmaa.
Grafeeni
Tulevaisuuden lupaavin materiaali on grafeeni, kaksiulotteinen hiilimuunnelma, joka koostuu litteästä kidehilasta, jonka paksuus on yksi atomi. Grafeenikidehila on taso, joka koostuu kuusikulmaisista soluista.
Yhtäältä kaikkia grafeenin uskomattomia teoreettisia ominaisuuksia rajoittaa se, että tutkijat eivät ole vielä onnistuneet saamaan ihanteellista kaksiulotteista kalvoa vapaassa tilassa sen termodynaamisen epävakauden vuoksi. Grafeenilla on kuitenkin ainutlaatuinen sähkönjohtavuus, mikä tekee siitä erinomaisen korvaavan piin.
Tämä luo vielä enemmän pienoiskoossa olevia elektronisia laitteita. Lisäksi grafeeni on ihanteellinen energian varastointiin polttokennoissa, käytettäväksi optiikassa, joustavien näyttöjen luomiseen ja jopa nesteiden puhdistamiseen, koska grafeenikalvo ohittaa vesimolekyylejä ja vangitsee muita aineita.
Grafeenin useimpien ainutlaatuisten ominaisuuksien hyödyntämiseksi ei ole välttämätöntä levittää sitä täydellisessä muodossa. Jos grafeenikalvossa esiintyy vikoja, se voi olla nanoputkien muodossa. Yhdistelmämateriaalit, virtalähteet, neurotietokoneiden rajapinnat ja bionikot (esimerkiksi keinotekoiset lihakset) - nanoputkien käytölle ei ole käytännössä mitään rajoituksia.
Jopa pahamaineinen ”avaruushissi” voidaan rakentaa hiilinanoputkien ansiosta, koska teoreettisesti yhden kilometrin mittainen yksiseinäinen nanoputki kestää painoa jopa tonni neliömetriä kohti.
Vantabalck
Brittiläinen Surrey Nanosystems on kehittänyt materiaalin, joka voi absorboida jopa 99,965% tapahtuman valosta, mikä tekee siitä mustimman materiaalin maailmassa. Sen nimi on sopiva - Vantabalck.
Tällainen hämmästyttävä ominaisuus selitetään sillä, että sen muodostavat hiilinanoputket, jotka ovat niin pieniä, että fotonit eivät yksinkertaisesti pääse kulkemaan niiden välillä.
Vaikuttaa siltä, kuinka mustimmasta materiaalista voi olla hyötyä? Se auttaa estämään valon sirontaa, jota voidaan käyttää kaukoputkeissa. Vantabalck voi parantaa huomattavasti infrapunakameroiden laatua. Sitä voidaan käyttää lämpösuojausjärjestelmien luomiseen.
Materiaalin kyky absorboida erilaista säteilyä avaa mahdollisuuden luoda avaruusalusten kevyimmät ja kestävimmät pinnoitteet, jotka suojaavat säteilyltä.
On mielenkiintoista, että Surrey Nanosystemsin asiantuntijoita kielletään keskustelemasta toimittajien kanssa Vantabalckin armeijan sotilaskäytön mahdollisuuksista, ja he vastaavat kustannuskysymykseen mahdollisimman ytimekkäästi: "se on erittäin kallis". Mutta ainakin sotilaskentän Vantablackia voidaan käyttää "lämpötilan naamiointiin" luomiseen.
Grafeeni Airgel
Viime vuosikymmenen aikana vuonna 1931 materiaaliluokkaksi kehitetyt airgelit alkoivat kiinnittää paljon enemmän huomiota. Myöskään tässä ei voitaisi tehdä ilman hiiltä.Vuonna 2011 luotiin monikerroksisten hiilinanoputkien perusteella ilmageeli, jonka tiheys oli 4 mg / cm3. Melkein joka vuosi ilmaantui aerogeelejä, joilla on pienempi tiheys, ja nykyään kevyin materiaali on grafeeni-ilmageeli, jonka tiheys on vain 0,16 mg / cm3.
Yllättäen asiantuntijoiden hankkimalla materiaalilla on erittäin korkea lujuus ja joustavuus. Hän palaa nopeasti muotoon pakkaamisen jälkeen. Yhdessä sekunnissa se kykenee absorboimaan jopa 68 grammaa orgaanisia yhdisteitä. Samaan aikaan airgelissä on aineita, jotka eivät liukene veteen, jopa 900-kertaiseksi sen omaan painoon verrattuna.
Siten esimerkiksi katastrofin, esimerkiksi öljyvuodon, yhteydessä on mahdollista, että kaikki se kerätään veden pinnalta, ja se ei myöskään menetä mitään, yksinkertaisesti puristamalla se ilmageelistä.
Lisäksi ilmageeliä voidaan käyttää eristysmateriaalina, energian varastointijärjestelmissä reaktioiden katalysoimiseksi ja täyteaineena monimutkaisille komposiittimateriaaleille.
Pajulasi
Kaikki tietävät Gorilla Glass-iskunkestävästä lasista, mutta entä joustavasta lasista, jolla on samat lujuusominaisuudet? Meet Willow Glass - vain 100 mikronin (arkin paksuus A4) paksuus on pysynyt kestävänä gorillatasolla mekaanisille vaurioille.
Ilmeisin sovellus hänelle on joustavien älypuhelimien luominen, mutta tämä idea ei ole niin suosittu. Mutta puhumme joustavasta ja erittäin kestävästä lasista, joten sen käyttöön ei tule ongelmia. Kehitysyhtiö kertoo, että tulevaisuudessa heidän tuotteitaan käytetään laajasti esimerkiksi valaistuslaitteiden tai jopa aurinkopaneelien luomiseen.
Ehdottomasti kaikki, joka ympäröi meitä, koostuu monenlaisista materiaaleista ja näyttää siltä, miksi luoda uusia, jos kaikki on jo olemassa? Vastaus on ilmeinen: meidän on pidettävä huolta ympäristöstä, ymmärrettävä, että resurssit eivät ole rajattomia, kehitettävä valtameri ja uudet maailmat ja parannettava elämää kaikille maan päällä. Uudet materiaalit ovat aina uusia mahdollisuuksia jatkokehitykselle.