Якими будуть матеріали майбутнього? Сьогодні вже розроблені і ведуться розробки матеріалів, про які люди минулого могли тільки мріяти. Вони будуть дешевше, міцніше, краще, якісніше в усіх відношеннях.
Застосувань їм буде величезна кількість. Давайте перегорнемо сторінку сьогоднішнього дня і познайомимося з матеріалами, які насправді можуть перевернути ваші уявлення про металах і інших матеріалах.
Аерогель відведено 15 позицій в Книзі рекордів Гіннесса - більше, ніж будь-якого іншого матеріалу. Іноді званий «замороженим димом» аерогель проводиться в процесі сверхкритической сушки рідких гелів з алюмінію, хрому, оксиду олова або вуглецю. На 99,8% аерогель складається з порожнього простору, що робить його напівпрозорим. Аерогель фантастично ізолює - якщо у вас щит з аерогеля, він захистить вас від потоку вогню. Причому так само захистить і від холоду. З нього можна було б побудувати теплий купол на Місяці.
У аерогелей неймовірна площа поверхні внутрішніх фрактальних структур - кубик аерогеля з гранню в один дюйм володіє внутрішньою площею, еквівалентній футбольному полю. Незважаючи на низьку щільність, аерогель розглядався в якості компонента військової броні через своїх ізолюючих властивостей.
вуглецеві нанотрубки
Вуглецеві нанотрубки - це довгі ланцюги вуглецю, утримувані найсильнішою зв'язком у всій хімії, sp2, яка сильніше навіть sp3, що утримує алмаз. Вуглецеві нанотрубки володіють численними прекрасними властивостями з точки зору фізики, з легкістю проводять електрони і настільки міцні, що це єдина речовина, в теорії придатне для будівництва космічного ліфта.
Питома міцність вуглецевих нанотрубок - 48,000 кН · м / кг, такою міцністю не може похвалитися навіть високовуглецева сталь (154 кН · м / кг). У триста разів міцніший за сталь. З такого матеріалу можна будувати вежі в сотні кілометрів заввишки.
метаматеріали
«Метаматеріалів» можна назвати будь-який матеріал, який набуває свої властивості від структури, а не складу. Метаматеріали використовувалися для створення мікрохвильових плащів-невидимок, двовимірних плащів-невидимок і матеріалів з незвичайними оптичними властивостями. Деякі метаматеріали мають негативним індексом заломлення, оптичної величиною, яка дозволяє створювати «суперлінзи», за допомогою яких можна розгледіти елементи, які менше, ніж довжина світлової хвилі.
Ця технологія називається субволновая візуалізація. Метаматеріали планують використовувати для створення досконалих голограм на 2D-дисплеях. Вони були б настільки досконалі, що якби ви дивилися на екран з відстані 10 сантиметрів, навіть не визначили б, що це голограма.
доступні алмази
Ми давно стали використовувати товсті шари алмазів в різних машинах, тим самим наблизивши час, коли алмази будуть використовуватися повсюдно. Алмаз - ідеальний будівельний матеріал. Він міцний, легкий, зроблений з легкодоступного вуглецю, практично повністю теплопроводен і має одну з найвищих температур кипіння і плавлення серед усіх матеріалів. Вводячи микропримеси, ви можете зробити алмаз практично будь-якого кольору. Уявіть винищувач, в двигуні якого сотні тисяч рухомих частин зроблені з алмазу. Такий апарат був би у багато разів потужніший, ніж кращі літаки сьогоднішнього дня.
Доступні аморфні фулерени
Алмази міцні, але агреговані алмазні наностержні (так звані аморфні фулерени) міцніше. Нанорозмірні структури фулеренів надають їм красивий переливається вид. Фулерени можуть бути істотно міцніше алмазів, але їх виробництво вимагає більше енергії.
Після «алмазного століття» ми цілком можемо потрапити в «століття фулеренів», а наші технології будуть більш складними.
аморфні метали
Аморфні метали, також звані металевими стеклами, складаються з металу з невпорядкованою атомної структурою. Вони можуть бути в два рази міцніший за сталь. Через невпорядкованою структури вони можуть розсіювати енергію удару більш ефективно, ніж металеві кристали, у яких є слабкі місця. Аморфні метали створюються в процесі швидкого охолодження розплавленого металу до того, як він сформує кристалічну решітку.
Аморфні метали можуть стати наступним поколінням військової броні до того, як зміняться алмазоіднимі матеріалами до середини століття. Якщо говорити про екологію, аморфні метали мають електронними властивостями, які на 40% збільшують ефективність енергомереж, економлячи нам тисячі тонн викидів викопного палива.
Сверхсплави
Сверхсплав - це загальний термін для металу, який може працювати при дуже високих температурах (до 1100 ° C). Їх із задоволенням використовують в сверхгорячей областях турбін реактивних двигунів. Вони також використовуються і в більш складних конструкціях. Коли ми будемо літати по небу в гіперзвукових літаках, нам доведеться дякувати сверхсплави.
металева піна
Металева піна - це те, що ви отримуєте, коли додаєте піноутворювач, порошкоподібний гідрид титану, в розплавлений алюміній, а потім даєте йому охолонути. В результаті виходить украй міцна субстанція, відносно легка, з 75-95% порожнього простору.
Через свого сприятливого співвідношення міцності до ваги металеві піни були запропоновані в якості будівельного матеріалу для космічних колоній. Деякі форми металевої піни настільки легкі, що плавають на воді, що робить їх відмінним засобом для будівництва плавучих міст.
прозорий алюміній
Прозорий алюміній в три рази міцніший за сталь і прозорий. Кількість застосувань такого матеріалу воістину величезна. Уявіть собі цілий хмарочос або Аркологія, що складається з прозорої стали.
Горизонти майбутнього можуть виглядати як ряди плаваючих чорних крапок (окремі номери), а не моноліти, як сьогодні. Величезна космічна станція, виконана з прозорого оксиду алюмінію, буде пропливати над Землею не страшною чорною точкою, а непомітним супутником. А як щодо прозорих мечів?
Електронна тканину
