Pārsteidzoši nākotnes materiāli - saraksts, funkcijas un interesanti fakti

2024 Autors: Henry Conors | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-02-12 10:40

Ungāru fiziķis Denes Gabors teica, ka nākotni nevar paredzēt, bet to var izdomāt. Un šie vārdi pilnībā atspoguļo realitāti.

Nākotne attīstībā

Esmu pārliecināts, ka daudzi no jums ir redzējuši 1998. gada filmu The X-Files: The Fight for the Future. Šī ir fantāzijas filma ar trillera un detektīva elementiem. Šodien mēs runāsim arī par materiāliem, kas ir nākotne. Tie nav klasificēti, bet par tiem ir maz zināms. Jo to piemērošanas joma joprojām ir maza. Taču laika gaitā šie materiāli noteikti iegūs stabilitāti tirgū un tiks plaši izmantoti.

To materiālu saraksts, kurus apskatīsim šodien:

1. Airgel.
2. Caurspīdīgs alumīnijs.
3. Metāla putas.
4. Pašdziedinošs betons.
5. Grafēns.
6. Willow Glass.
7. Stikla flīzes.
8. Būvmateriāli no sēnēm.

Un tagad pakavēsimies pie katra no tiem sīkāk.

Airgel

Airgels ir nākotnes materiāls, ko varēs izmantot pavisam drīz. Informācija par to tika publicēta tālajā 2013. gadā. Izstrāde ir ķīniešu zinātnieku prāta bērns. Šis nanomateriāls ir vairākkārtminēts Ginesa rekordu grāmatā. Tas viss, pateicoties tā unikālajām īpašībām.

Airgel (tulkojumā krievu valodā "sasalušais gaiss" vai "sasalduši dūmi") ir neticami viegls, jo tā galvenā sastāvdaļa ir gaiss. Caurspīdīgs, ar vieglu zilganu nokrāsu, tas atgādina sasalušas skūšanās putas. Tas ir 99,8% gaisa, kas piepilda sīkas šūnas, kuras var redzēt tikai ar mikroskopu.

Airgel ir izgatavots no parasta želeja. Bet šķidrās sastāvdaļas vietā tajā ir gāze. Ar minimālo blīvumu (1000 reižu mazāks par stikla blīvumu) tas ir ļoti izturīgs. Aerogela paraugi var izturēt vairākus tūkstošus reižu lielāku svaru. Tas ir arī labs siltumizolators, un to var izmantot kosmosa lietojumos.

Vienkārša darbība padara to gandrīz universālu. Bet aerogels būs vislielākais pielietojums būvniecībā kā siltumizolējošs, mitrumizturīgs, uzticams materiāls.

Caurspīdīgs alumīnijs

Tehnoloģijas virzās uz priekšu – un tagad plašsaziņas līdzekļos regulāri parādās informācija, ka zinātnieki ir radījuši caurspīdīgu alumīniju. Šis jaunākais materiāls, kas nesen tika izstrādāts un pārdots ar zīmolu ILON, sastāv no alumīnija, slāpekļa un skābekļa.

Alumīnija kvarca-oksinitrīda galvenais uzdevums ir nomainīt ložu necaurlaidīgo stiklu. Tomēr to var izmantot ne tikai šim nolūkam. Nākotnes materiāls ir triecienizturīgs. Viņagandrīz neiespējami saskrāpēt. Tajā pašā laikā caurspīdīgs alumīnijs ir puse no stikla svara.

Šodien sāka lietot ALON. Microsoft jau izmanto metālu. Tas atrodas "viedā pulksteņa" korpusā. Varbūt kādreiz konstrukcijas tiks izgatavotas no kvarca-alumīnija oksinitrīda. Bet tikai tad, kad šī materiāla cena samazinās. Turpmākie izdevumi ir miljardos, ja vien izmaksas nekļūs demokrātiskākas.

Metāla putas

Šim vieglajam materiālam ir unikāla spēja apturēt lodi gaisā un pārvērst to putekļos. Šajā gadījumā putu sastāvs var atšķirties. Nav vienas "receptes". Piemēram, izlaižot gāzi caur kausētu metālu. Vai arī pievienojiet izkausētam alumīnijam pulverveida titāna hidrīdu.

Metāla putas ir materiālu attīstības piemērs. Tagad tie šķiet kā kuriozs, bet drīz tie kļūs par kaut ko parastu un pazīstamu.

Gaisa kabatu klātbūtnes dēļ putām ir siltumizolējošas īpašības. Tas negrimst ūdenī, to ir viegli sagriezt. Tas ļauj to izmantot dekoratīviem darbiem. Turklāt tam ir dabisks, skaists raksts.

Materiālam ir akustiskās īpašības, tas ir izturīgs pret koroziju un nekūst pat ļoti augstā temperatūrā. Tā stabilitātes pētījumi jau ir veikti. Pat 1482°C temperatūrā tas oksidējās, taču saglabājās tā izturība un struktūra. Zemāka temperatūra nemaz neietekmē materiāla izskatu un īpašības.

Pašdziedinošs betons

Uzceltās konstrukcijas izturība ēkas būvniecības laikā vienmēr ir apšaubāma. Negodīgi celtnieki un zemas kvalitātes materiāli var ļoti ātri iznīcināt jaunu ēku. Un tā atjaunošana vienmēr prasa milzīgus finansiālus izdevumus.

Nīderlandes zinātnieki ir atrisinājuši šo problēmu. Viņi izveidoja pašdziedinošu betonu, kas satur dzīvas baktērijas un kalcija laktātu. Iedomājieties, betons pats "ielāps"! Kā tās darbojas?

Baktērijas absorbē kalcija laktātu un ražo kaļķakmeni. Tas aizpilda plaisas un gandrīz pilnībā atjauno betona integritāti, kas nākotnē ievērojami ietaupīs remontdarbus un ievērojami palielinās kalpošanas laiku.

Šo biobetonu izveidoja Henks Jonkers no Nīderlandes Tehniskās universitātes. Zinātnieks un viņa komanda pavadīja 3 gadus, lai radītu šo brīnumu. Henks stāsta, ka izvēlējies baktēriju nūjiņas, kas var dzīvot gadu desmitiem bez ūdens un skābekļa. Baktērijas ievieto īpašās kapsulās. Tie atveras un “atbrīvo” baktērijas, kad ūdens sūcas cauri plaisām. Produkts jau ir veiksmīgi testēts uz glābšanas stacijas ēkas, kas atrodas netālu no ezera.

Šis materiāls pašlaik vēl netiek izmantots. Un nākotne neapšaubāmi ir viņa.

Grafēns

Zinātnieki ir pārliecināti, ka šis materiāls ir nākotne. Viņšir 1 atoma biezs oglekļa slānis. To sauc par plānāko materiālu pasaulē.

Zīmīgi, ka grafēns iegūts nejauši – zinātnieki Andrejs Geims un Konstantīns Novoselovs vienkārši izklaidējās. Izklaidei viņi pārbaudīja līmlentes gabalus, ko izmanto kā grafīta substrātu. Ar līmlentes palīdzību viņi sāka kārtiņu pa slānim nolobīt oglekli. Rezultātā mēs ieguvām perfekti vienmērīgu oglekļa slāni atoma biezumā. 2010. gadā zinātniekiem par šo atklājumu tika piešķirta Nobela prēmija.

Grafēna īpašības ļauj to uzskatīt par turpmākās tehniskās attīstības pamatu. Tas ir ievērojami stiprāks par tēraudu, kas padarīs nākotnes sīkrīkus izturīgākus pret apstiprinājumiem. Un pat desmitiem reižu paātrinās piekļuves internetam ātrums. Šādu īpašumu noteikti novērtēs ikviens sociālo tīklu lietotājs.

Grafēns ir nākotnes materiāls. Interesantu faktu par viņu nesen atklāja zinātnieki. Pētījumu gaitā atklājās, ka divslāņu monoatomiskais grafēns var kļūt par izcilu materiālu bruņuvestēm – ciets kā dimants, bet elastīgs.

Tomēr šim materiālam ir arī trūkumi. Tas var kaitēt videi un cilvēku veselībai. Virszemes ūdeņu piesārņojums ar grafēnu var padarīt tos toksiskus.

Turpinām mūsu neticamo nākotnes materiālu sarakstu.

Willow Glass

Šo stiklu piegādāja Corning, kas jau ir viedtālruņu un planšetdatoru aizsargpārklājuma Gorilla Glass ražotājs. Šis stikls ir pazīstams ar savu triecienizturību un skrāpējumiem. Tomēr ražotāji nolēma iet tālāk un izstrādāt jaunu pārklājumu - Willow Glass.

Tas ir stikls, kura biezums ir pielīdzināms A4 formāta papīra biezumam. Tas ir tikai 100 mikrotoni. Savas funkcionalitātes ziņā tas atgādina parastu stiklu un ārēji ļoti līdzinās plastmasai. Ar vienu būtisku papildinājumu – tam piemīt elastība. Willow Glass var saliekt dažādos virzienos, nebaidoties zaudēt savas īpašības.

Iespējams, drīz šis unikālais stikls kalpos kā viedtālruņu ekrāns. Papildus pārsteidzošajai elastībai, Willow Glass ir arī neticami izturīgs pret augstām temperatūrām līdz 500°C.

Ak, stiklam nav Gorilla Glass izturības un tas tik efektīvi neaizsargā no mehāniskiem bojājumiem.

Stikla flīzes

Stikla flīzes radīja Šveices uzņēmums SolTech Energy. Šis uzņēmums tika dibināts 2006. Tā darbība ir vērsta uz inovāciju izstrādi alternatīvās enerģijas jomā un to pieejamību plašam cilvēku lokam. Neapšaubāmi, tas ir nākotnes materiāls.

Stikla flīzes nav absolūts jaunums, taču uzņēmuma darbinieki apgalvo, ka to ir uzlabojuši.

No galvenajām šāda seguma priekšrocībām ir:

1. Spēks. Materiāls nav zemāks par tā metāla kolēģiem.
2. Tā izmērs un forma ir izvēlēti tā, lai to varētu izmantot uz pusēm ar parasto metāla flīzi.
3. Skaistums. Stikla segums jumtamizskatās iespaidīgi un harmoniski saplūst ar jebkuru ēkas dizainu.

Tā darbības princips ir pavisam vienkāršs. Saules stari var viegli iziet cauri stiklam. Un tad tie paliek uz īpašām virsmām, kas absorbē saules enerģiju. Jūs varat atbrīvoties no šīs enerģijas pēc iedzīvotāju ieskatiem - izmantot to apkurei vai elektrotīklam. Vislielākais efekts tiek sasniegts, ja jumts ir pagriezts uz dienvidiem.

Sēņu mājas

Izrādās, ka sēnes ir lielisks būvmateriāls. Amerikāņi pirmie nāca klajā ar šo ideju.

Ecovative dibināja Politehniskā institūta absolventi. Pēc tās dibinātāju Gevina Makintara un Ebena Baiera teiktā, no micēlija var iegūt visdažādākos materiālus. Ne tikai celtniecībai, bet arī apavu vai mēbeļu ražošanai. Micēlijs ir plānu pavedienu kopa, kas baro sēnīti ar tai nepieciešamajiem mikroelementiem. Tas sadala zemē esošās organiskās vielas (nok altušu zāli utt.). Šī procesa laikā tas izdala vielas, salipinot substrātu, uz kura tas aug.

Izveidojiet materiālu no sēnēm šādi: savienojiet micēliju un substrātu, salieciet iegūto vielu formās un novietojiet to tumšā vietā. Pēc dažām dienām micēlijs izšķīdina pavedienus, it kā cementējot substrātu. Žāvēšanas un termiskās apstrādes laikā micēlijs iet bojā. Substrāts kļūst gatavs lietošanai. Tehnoloģija ir vienkārša, taču ģeniāla, padarot sēnes par vienu no pārsteidzošākajiem nākotnes materiāliem.