Новые материалы
В том числе – графен, аэрогель, сплавы с памятью формы, гидрофобные поверхности, метаматериалы, сверхпроводники и т.п. Новые материалы обладают свойствами, которые позволяют либо существенно снизить стоимость / улучшить характеристики производимых устройств, либо вообще делать то, что раньше было просто невозможно.
Графен – двумерный кристалл углерода, обладающий большой теплопроводностью, прочностью (графен в 10 раз прочнее стали), гибкостью, большой электропроводимостью и при этом – лёгкий, прозрачный и непроницаемый для большинства газов и жидкостей. Графен востребован везде – от электроники до медицины и авиастроительства. Например, именно из графена учёные разработали искусственную сетчатку глаза.
Аэрогель – материал, похожий на брусок застывшего дыма. Иногда его называют «твёрдым воздухом» или «замороженным газом». Это лёгкий и прочный материал, на 99,8% состоящий из воздуха с теплопроводностью в 6 раз ниже, чем у воздуха. Это значит, что, если у вас в руках щит из аэрогеля, вам не страшен поток направленного пламени.
Этот материал 15 раз упомянут в книге рекордов Гиннесса. Строение его просто фантастическое – фрактальные полости внутри кубика аэрогеля с ребром в 1 дюйм по площади равны футбольному полю.
Аэрогели используют в космических исследованиях (с его помощью улавливают космическую пыль, а она, только представьте, мчится со скоростью порядка 18 000 км/ч), для термоизоляции, герметизации и защиты конструкций, в том числе – от коррозии и пожаров. И даже в медицине – у аэрогелей отличные адсорбирующие свойства.
Сплавы с памятью формы (например, нитинол) «запоминают» форму, будучи раскалёнными. Холодную деталь из такого сплава можно деформировать как угодно: чуть нагревшись, деталь примет нужную форму.
Гидрофобные поверхности нужны, чтобы избежать загрязнений (а вместе с ними – разрушения и распространения бактерий) и для экономии воды.
Метаматериалы – это особые материалы, свойства которых больше определяются искусственно созданной структурой, чем их химическим составом. Например, дерево, сравнимое по прочности с титаном, или прозрачное дерево.
Разработаны метаматериалы, обладающие очень большой гидрофильностью, способные «вытягивать» воду даже из сухого воздуха пустыни, не требуя химических реагентов и расхода энергии.
А есть метаматериалы с отрицательным показателем преломления, проще говоря, материалы, делающие объекты невидимыми. Плащ-невидимку заказывали?
А может, вам нужен двусторонний плащ, одна сторона которого охлаждает (на случай жары), а другая – согревает (если холодно)? Умная куртка? Или электронное платье? В общем, скоро во всех магазинах мира четвёртой промышленной революции.
Сверхпроводники. Они, конечно, и сейчас существуют, но речь здесь идёт о материалах, демонстрирующих сверхпроводимость при комнатной температуре. Что произойдёт, когда такие материалы научатся создавать? Это энергосети, работающие без потери энергии. Дешёвые поезда на магнитных подушках, мощные микрокомпьютеры. Летающие ховерборды, как в фильме «Назад в будущее».
3D-печать
Это потрясающая вещь. Если раньше создание прототипа каких-то деталей или трёхмерных объектов было долгим и дорогим, то сейчас его создать может даже ребёнок. При этом детали объекта могут быть в сборке.
Конечно, те 3D-принтеры, которые есть сейчас, далеки от совершенства, но эта технология развивается фантастическими темпами. Совсем недавно объявили о создании 3D-принтера, который позволяет создавать объекты с разрешением в 1 микрон. Уже сейчас есть принтеры, печатающие металлические конструкции, бетонные сооружения, и биологические объекты, например, кожу, кровеносные сосуды, печень, почки и даже сердце.
Сейчас развивается также технология 4D-печати, когда объекты могут менять свою форму под воздействием воды, температуры или давления.
Накопление и хранение энергии
Как это ни удивительно, но современная электроэнергетика потрясающе …неэффективна. Компании, вырабатывающие электроэнергию, сегодня не могут хранить эту энергию в промышленных масштабах. И вынуждены подстраиваться под график потребления. Это приводит к удорожанию энергии, сложностям в развитии альтернативных источников энергии и к отсутствию резервов. Поэтому, как только появится возможность накапливать и хранить энергию, она станет намного дешевле.
Нанотехнологии
Здесь и наноматериалы, и нанороботы. Из самых впечатляющих наноматериалов – графеновые нанотрубки. Они прочнее стали и намного легче. Если сделать автомобиль из такого материала, он будет прочнее стального. При этом весить будет всего 4-5 килограммов.
Нанороботы. Знаете ли вы, что внутри каждого живого организма существуют несколько десятков настоящих молекулярных машин? Наблюдая за ними, люди создают похожие механизмы. Предполагается, что нанороботы смогут доставлять лекарства точно в нужное место, «чинить» неполадки в организме и т.п. Во многом именно нанороботы должны обеспечить долгую жизнь людям.
Разнообразные датчики
Появляется большое число новых датчиков, на основе не применявшихся раньше технологий и физических принципов. Эти датчики помогают оцифровывать даже те процессы и состояния, которые раньше невозможно было измерить.
Датчики - очень важная технология, которая помогает развиваться интернету вещей.
Об интернете вещей (IoT) и других важных технологиях цифрового блока читайте в следующей статье.
***
Предыдущая часть здесь:
Будущее уже рядом. К 2020 году по дорогам будут ездить 10 млн беспилотников. А что с роботами? >>
Продолжение читайте здесь:
Зачем нужна виртуальная реальность и правда ли, что квантовые компьютеры взломают любой шифр? >>
--------------------