Когда падает ваш смартфон или машина попадает в аварию либо терпит крушение самолёт понимаешь, что важные вещи должны быть сделаны из самых лучших материалов. Представьте, как было бы здорово, если бы попадая в жесткую аварию ваш автомобиль не ломался, а вместо этого отскакивал бы, как пружина назад. Скажите, что это фантастика ну а я вам скажу, что это дело не очень далекого будущего. За последние десятилетия мы слышали множество заявлению ученых об открытии новых материалов, таких как графен, который якобы перевернуть все с ног на голову и навсегда изменит наш мир в лучшую сторону, но идет время год за годом проходят десятилетия, а ничего казалось бы эти материалы не поменяли. Почему же? Дело в том, что для любого материала совершенно нормально когда есть временной разрыв между его открытием и началом активного внедрения для того, чтобы начать повсеместно применять материал нужно полностью представлять все его свойства нужно знать как его посчитать как он будет себя вести под воздействием тех или иных факторов и конечно же нужно понять как его можно массово и эффективно производить, все это занимает немало времени. Если вам нужен новый научно технический прорыв, то начните применять новый материал, и вот про то какие материалы станут массовыми в ближайшие десятилетия и как они повлияют на наш мир я вам сейчас и расскажу.
Графен
На основе графена созданы сверхчувствительные сенсоры (могут обнаруживать присутствие одного электрона), биосенсоры, миниатюрные конденсаторы высокой емкости. Обнадеживающими являются первые попытки применения графена в медицине (в частности, при лечении опухолей). Фирмой IBM созданы полевые транзисторы на основе графена с быстродействием в 100 ГГц. Несколько компаний объявили о лабораторные разработки новых аккумуляторов на основе графена.Британские ученые использовали графен для построения дрона Juno и в июле 2018 презентовали его на выставке North West Aerospace Alliance. Благодаря новейшему материалу беспилотник может летать в грозу, поскольку, по словам разработчиков из Университета Центрального Ланкашира (UCLan), что в Великобритании, разряды молнии просто распылятся по фюзеляжу. Также преимуществами являются меньший вес дрона и защита от намерзания.
Углеродные нанотрубки
Трубка, собранная из атомов углерода. Длина трубки теоретически ничем не ограничена, хотя на практике вырастить их длиннее 20 сантиметров пока никому не удалось.
Что из них можно делать: Если верить футурологам, нанотрубки — это наше все. К примеру, они очень-очень-очень прочные. Вся трубка, по сути, является одной молекулой, и разорвать ее крайне сложно. Расчеты показывают, что нить из многослойных нанотрубок толщиной в миллиметр могла бы удержать груз до 15 тонн. Обещают, что когда-нибудь они позволят построить лифт в космос (этот образ уже увековечен в «Смешариках»), а уж про банальные тросы для земных нужд и говорить нечего.
Прочность — это еще не все. Например, теплопроводность нанотрубок вдоль оси почти в десять раз выше, чем у меди. Но при этом в поперечном направлении они задерживают тепло примерно так же, как кирпич или бетон. Еще из этих трубок можно делать аккумуляторы, фильтры для воды, иглы для внутриклеточных инъекций, емкости для хранения водорода и так далее. Если бы будущее имело герб, его стоило бы украсить венками из нанотрубок.
Аэрогель
Молекулярная губка из диоксида кремния, углерода или иного вещества, очень-очень пористая — микроскопические пустоты могут составлять до 99% ее объема. Плотность аэрогеля — всего несколько килограммов на кубометр, то есть он лишь в 1,5–2 раза тяжелее воздуха и в 300–500 раз легче воды. Несмотря на свою воздушность, аэрогель весьма прочен: небольшой, со спичечный коробок, кусочек выдерживает на себе кирпич.
Что можно делать: Это едва ли не лучший материал для теплоизоляции в мире: легкий, достаточно прочный, не поддающийся коррозии и гниению, не горящий в огне и, само собой, не тонущий в воде.
Аэрогель может радикально сократить потери тепла зданиями или, напротив, снизить расходы на кондиционирование воздуха и работу морозильных установок. Легкая и теплая одежда, прозрачные плитки для утепления окон — лишь самые очевидные способы применения подобных материалов.
На основе углеродного аэрогеля можно создавать суперконденсаторы, сочетающие высокую емкость с возможностью выдавать сильный ток при разрядке. А еще аэрогель собираются использовать для адресной доставки лекарств к клеткам и как материал для фильтров.
Сплавы с эффектом памяти
Что это: Некоторые металлы демонстрируют странное свойство: их можно изогнуть, и они сохранят эту форму, как и полагается пластичному веществу, но только если их не нагревать. Стоит это сделать, как деталь сама восстанавливает первоначальную конфигурацию. Эффект памяти был обнаружен еще до Второй мировой войны, с тех пор его научились много где применять.
Что можно делать: Практически любые предметы, которые должны менять свою форму без вмешательства человека: от втулок до бюстгальтеров, от протезов до автомобилей.
Высокотемпературные сверхпроводники
Что это: При температурах близких к абсолютному нулю некоторые металлы становятся сверхпроводниками, то есть электричество проходит через них безо всякого сопротивления. В последние десятилетия ученым удалось создать материалы, которые становятся сверхпроводниками при высоких температурах. «Высокие» — понятие относительное и означает в данном случае «выше температуры жидкого азота –186 ºС». Но и это уже прогресс.
Что можно делать: Можно представить себе сверхпроводящие ЛЭП, которые доставляют потребителю электроэнергию без потерь на обогрев атмосферы. При этом вместо нагромождения проводов можно использовать тонюсенькую сверхпроводящую проволоку, погруженную в охлаждающее вещество. Для этого хватит небольшой трубы и не нужна будет полоса отчуждения в сотню метров шириной.
Это далеко не единственная и, возможно, даже не главная область применения сверхпроводников. Они позволяют строить мощные электромагниты, которые нужны в томографах и для манипуляций с плазмой в термоядерных реакторах. Если сверхпроводники окажутся еще и не слишком дорогими, их можно будет использовать в экспрессах на магнитной подвеске.