Южнокорейские исследователи совершили прорыв в области электродвигателей: они создали двигатель, в котором нет ни одного металлического компонента. И прежде всего катушек с медными проводами, которые проводят электрический ток.
Чем же ученые заменили медь? И какие новые удивительные материалы ждут нас в будущем? Об этом рассказали в программе "Тайны Чапман" с Анной Чапман на РЕН ТВ.
Почему советские хрущевки из пластика так и остались экспериментом
Похожий на летающую тарелку и целиком построенный из пластика – таким архитекторы XX века представляли себе дом будущего. Тогда пластик считали идеальным материалом для строительства.
В СССР в 1962 году в Савеловском районе Москвы возвели экспериментальную хрущевку со стенами из дешевых пластиковых панелей и полимерным утеплителем. Но почему же эта инновация не получила развития?
"Полимер не разлагается, но при этом он стареет. И при старении может выделять газообразные продукты, которые могут влиять на здоровье человека. Кроме этого, со временем теряются функциональные свойства, больше даже эстетические, как цвет, появляются трещины. Поэтому это не нашло широкого применения", – объяснил заведующий кафедрой материаловедения Московского политехнического университета доктор технических наук Виктор Овчинников.
Синтетические полимеры создали 190 лет назад, и 60 из них человечество ведет с ними борьбу. Пластик не только может ухудшать наше здоровье, он вредит экологии, потому что долго разлагается. Заменить его ученые предлагают полимерами органическими.
"Он должен перейти как сырье для его изготовления из целлюлозы, из тех органических материалов, отходов сельского хозяйства в частности, даже соломы, которые до сих пор не используются нигде. И мы можем получать биоразлагаемые пластики, за которыми, естественно, будет будущее", – отметил эксперт.
Из натурального сырья – пшеницы, сои, картофеля, кукурузы и целлюлозы – уже делают органический пластик. Его применяют, например, для имплантатов, совместимых с телом человека.
Но обычный пластик пока не исчезнет. Он эволюционирует. Сейчас, например, многие детали самолетов и космических кораблей делают из углепластика – углеволокна с эпоксидной смолой. В Китае в 2025 году из такого материала построили целый поезд. Он прочнее стального, но гораздо легче.
Быстрые автомобили и высокотехнологичные бронежилеты из графена
Будущее – за наноматериалами. Именно это лишний раз доказали ученые Корейского института передовых технологий.
Специалисты создали революционный материал, которым они предлагают заменить медные провода в электродвигателях. Он в тысячу раз тоньше человеческого волоса. Называются эти микроскопические структуры углеродные нанотрубки.
"Углеродные нанотрубки, на что они похожи? Это если взять листочек графена или один листик, тоненький слой графита, свернуть его в трубочку и запечатать с одного конца и с другого, у нас получится трубочка, состоящая только из атомов углерода. Углеродные нанотрубки обладают способностью проводить электрический ток", – уточнил физик, химик Антон Рыженков.
Ученые подсчитали: если в электродвигателе автомобиля медь заменить на нанотрубки из графена, то он станет легче на 23 килограмма. А это значит, что скорость электромобиля и дальность поездки на нем увеличатся. По мнению экспертов, возможности этого наноматериала огромны.
"Графен – это тот материал, от которого я жду такой же революции, как от кремния. В частности, от графена я жду высокопроизводительных компьютеров, увеличения запаса емкости батарей, аккумуляторов", – сообщил доктор технических наук Виктор Овчинников.
Графен и особенно нанотрубки из него это еще и очень прочный материал. Именно его задействуют при производстве сверхтвердого алмазного стекла. А недавно, используя углеродные нанотрубки, ученые создали пуленепробиваемую ткань, которая превзошла знаменитый кевлар. 50 лет из кевлара производят самые прочные бронежилеты. И вот теперь у него наконец появился конкурент.
"Данный материал был предварительно испытан, он себя показал очень хорошо по отношению к кевлару, к воздействию таких импульсных элементов, как пули, осколки. Он выдерживает аналогичные воздействия при толщине в два с половиной раза меньше, чем кевлар", – добавил эксперт.
Умная куртка, созданная с помощью обычных бактерий
Благодаря новым материалам в свой гардероб сейчас можно добавлять не просто удобные и красивые, но еще и умные вещи. Именно такую куртку создали ученые Нанкинского университета.
"Интеллектом" в ней обладает мембрана из целлюлозы, которую произвели бактерии. Куртка умеет подстраиваться под погоду, автоматически меняя толщину.
"Она работает по принципу, если человек вспотел, то этот материал начинает раскрываться. И тогда выходит тепло наружу, вы начинаете остывать. Как только влага перестает испаряться в виде пота, мембрана снова закрывается и остаются некие воздушные полости. Эта куртка может пригодиться тем, кто не привык одеваться по погоде, кто не знает, как одеться утром и как будет вечером – холодно или жарко", – рассказал физик Андрей Филиппов.
Не страшны морозы и вода: два новых аэрогеля с уникальными свойствами
Следующий полупрозрачный легкий материал физики называют лучшим теплоизолятором в мире и предлагают строить из него теплицы на Марсе. Средняя температура на Красной планете – минус 63 градуса. Аэрогель выдерживает мороз минус 270 и не теряет своих свойств даже при воздействии высоких температур.
"Он медленно нагревается, медленно проводит тепло, то есть буквально можно положить 101 сантиметр этого аэрогеля на газовую горелку, сверху положить руку и относительно продолжительное время не чувствовать ничего, никакого нагрева", – отметил Антон Рыженков.
Самое удивительное в аэрогеле – его состав. Материал на 99% состоит из воздуха. Оставшийся 1% – это в основном диоксид кремния, то есть обычный песок.
По сути, аэрогель это высушенный гель, в котором вся жидкость замещена воздухом. Он кажется монолитным, но на самом деле представляет собой твердую губку с множеством микроскопических пор.
"Из-за высокой развитой поверхности он способен вбирать в себе мелкие частицы. Его даже использовали в космических миссиях для сбора космической пыли, которая присутствовала в хвосте кометы", – добавил специалист.
Аэрогель бывает двух видов. Один тип легко впитывает влагу, поэтому идеально подходит, например, для защиты ценных картин в музеях от сырости. Второй, наоборот, отталкивает воду. И делает это настолько эффективно, что если нанести порошок такого аэрогеля на кожу и отправиться купаться, то из воды можно выйти в буквальном смысле слова сухим.
Как из грибов будут шить одежду и строить дома в недалеком будущем
Одно из требований, которые ученые предъявляют к материалам будущего, – их экологичность и способность быстро разлагаться. И многие делают ставку на совершенно неожиданный материал – грибной мицелий.
"Корневая система гриба – это такая сложная, переплетенная, пространственно развитая структура. В чем ее преимущество? В том, что после того как она выходит из эксплуатации, то разлагается естественным образом и не повреждает окружающую среду", – подчеркнул доцент Московского политехнического университета, кандидат технических наук Илья Вольнов.
Исследователи считают, что у мицелия огромный потенциал. Из него уже создают ткань, похожую на кожу, шьют одежду и обувь. Грибницу можно выращивать в любой форме, поэтому из мицелия делают мебель и строительные блоки – прочные и огнеупорные.
Материалы, которые бросают вызов устоявшимся законам физики
Успехи физиков в создании новых материалов порой выходят за рамки нашего понимания. Например, в 2025 году итальянские ученые впервые создали сверхтвердое тело, остановив свет. Это материал, который сохраняет форму, но при этом остается жидким подобно персонажу из фильма "Терминатор", проходящему сквозь решетку.
"Оно находится в промежутке между кристаллическим состоянием и сверхтекучей жидкостью. Можно использовать такие остановленные частицы света, например, для супермощных квантовых компьютеров", – сообщил физик Андрей Филиппов.
Революционное открытие, которое бросает вызов устоявшимся законам физики, сделали недавно в Университете Невады. В эксперименте ученые сфокусировали мощный лазер на тончайшей золотой пластине и за триллионные доли секунды создали на ней экстремально высокую температуру. Она была в 14 раз выше точки плавления золота. Однако золото осталось твердым.
Исследователи сделали неожиданный вывод: если нагрев происходит достаточно быстро, вещество не успевает перейти в жидкое состояние. Теперь главный вопрос, до каких пределов это правило работает.
"Есть температура плавления. Есть температура возгонки, когда материал переходит в состояние пара. А в данном случае мы все эти пределы проскочили и до какого дальше мы дойдем, пока не известно. Это открытие, конечно, принципиально может совершить революцию в различных областях материаловедения. Я думаю, в создании таких материалов, которые позволят исследовать глубины в начале нашей планеты. Мы далеко не все знаем, что там находится ниже мантии Земли, особенно в ядре", – предположил Виктор Овчинников.
Сегодня сложно представить, что в будущем появятся аппараты, способные нырнуть в жидкую раскаленную мантию и добраться до ядра Земли. Но технологии развиваются так стремительно, что фантастика едва успевает за реальностью: новые материалы, инженерные прорывы и теперь еще искусственный интеллект. То, что вчера казалось научной сказкой, завтра может стать научным фактом.
"В 2023 году нейросеть всего за несколько дней придумала более 2 миллионов новых неорганических кристаллов. Людям на такую работу понадобились бы десятки лет. Ученые считают, что с помощью искусственного интеллекта к 2030 году они смогут мгновенно создавать материалы с любыми свойствами. То есть прогресс станет секундным делом. Интересно, как изменят историю человечества материалы, порожденные машинами? Несмотря на миллионы открытий и тысячи научных прорывов, мир вокруг все еще полон неизведанного", – отметила ведущая Анна Чапман.
Еще больше интересного от РЕН ТВ – в канале "Рен. Важное" мессенджера "МАКС"