Здравствуйте, уважаемые читатели! В прошлой статье я рассказывал про материал, который, я уверен, изменит мир в ближайшие годы - графен.
Но если свернуть в трубку лист графена, то получается еще один невероятный и очень перспективный материал, о котором грезят многие ученые по всему миру - углеродные нанотрубки.
Нанотрубки фактически являются эмблемой нанотехнологий. Если верить экспертам, нанотрубки это наше всё. Высокий коэффициент прочности, превосходная тепло и электропроводность, максимальная плотность тока, огнестойкость, весовой коэффициент на порядок выше, чем у большинства известных материалов. Именно с углеродными нанотрубками связывают надежду на строительство космического лифта для снижения стоимости вывода грузов в космос.
Расчеты показывают, что нить из углеродных нанотрубок толщиной всего в один миллиметр, способна удержать тонну веса. Это так вдохновило японцев, что они объявили, что построят космический лифт из углеродных нанотрубок уже через 40 лет. Правда, если только удастся наладить их массовое качественное и дешевое производство.
На сегодняшний день мы еще не научились получать достаточно длинные углеродные трубки, из-за чего приходится использовать нити, сплетенные из относительно коротких нанотрубок, что уменьшает итоговую прочность. Даже минимальное нарушение атомной структуры углеродных нанотрубок приводит к падению их прочности на 50 процентов, поэтому их надо делать идеальными. И вот эту проблему предстоит решить ученым, если они реально хотят построить космический лифт.
Ну а потенциальную пользу от нанотрубок для всей промышленности по всей планете вообще очень сложно переоценить.
У нас появятся тросы в сотни раз прочнее стали, еще из этих трубок можно делать аккумуляторы, фильтры для воды, иглы для внутриклеточных инъекций и так далее. Пока что на рынке есть только композитные материалы с частичным использованием нанотрубок и это уже повышает прочность продуктов на несколько десятков процентов - это детали для спортивных велосипедов и корпуса яхт.
Помимо композитных материалов, благодаря нанотрубкам мы сможем делать сверхпрочные нити, нано весы, нано провода, прозрачные проводящие поверхности. В будущем с помощью них мы сможем делать соединение между биологическими нейронами и электронными устройствами в новейших нейрокомпьютерных разработках. У нас появится умная, легкая, комфортная одежда, которая будет защищать от любых невзгод. Медицинские нано роботы для доставки лекарств и проведения операций. В лабораториях уже создаются искусственные мышцы из углеродных нанотрубок, это приведет к появлению киборгов и продвинутых роботов, а инвалиды будут возвращаться к полноценной жизни.
Но одна из главных надежд, возлагаемых на нанотрубки - это транзисторы, в которых подвижность носителей заряда сильно превышает подвижность в традиционных кремниевых транзисторах. Транзисторы из нанотрубок уже не являются теорией. На последней конференции министерства обороны США произошло то, что там бывает крайне редко - а именно шквал аплодисментов. Его вызвал старший преподаватель Массачусетского технологического института. Со сцены он объявил о выпуске на производстве первой пластины с монолитными 3d чипами с использованием транзисторов на углеродных нанотрубках. Им удалось создать процессор, который содержит 14 тысяч транзисторов. Не густо, учитывая что современные кремниевые процессоры содержат 10 миллиардов транзисторов. Но с чего-то же надо начинать.
Исследователи из университета Центральной Флориды в Орландо, занимающиеся созданием транзисторов из углеродных нанотрубок, считают что этот материал ускорит компьютеры в тысячи раз, при этом потребляя энергию в сотни раз меньше, чем кремниевые конкуренты.
По оценкам специалистов, на внедрение технологии уйдет от 10 до 15 лет.
Из углеродных нанотрубок можно будет изготовить аккумуляторы, которые могут хранить и передавать в 10 раз больше энергии в том же самом размере. И это не пустые слова. Например, инженеры из MIT разработали такой аккумулятор и получили действительно впечатляющие результаты - ёмкость тестового образца в восемь-десять раз превышала емкость аналогичных по размеру моделей. Но опять-таки, пройдет еще лет 15, пока это дойдёт до массового производства. Но вы только вдумайтесь - уже не в очень далеком будущем одного заряда электромобиля будет хватать на несколько тысяч километров, одного заряда смартфона хватит на недели.
Вообще, многие ученые считают, что углеродные нанотрубки будут связаны со всеми основными технологиями 21 века, от электроники до медицины, потому множество стран мира торопятся, чтобы как можно быстрее внедрить этот инновационный материал в основные технологические процессы нашего века. Если бы будущее имело герб, его стоило бы украсить венками из нанотрубок.
Если Вам понравилась статья - ставьте "нравится" и подписывайтесь на канал, чтобы не пропустить ничего интересного и познавательного!