15.01.2020

Материалы будущего способные изменить мир

   Какой материал позволит строить поселения в агрессивных средах, таких как спутник Земли или иные планеты? Какое оно новое черное золото? И много других новинок продолжают появляться в лабораториях. Давайте рассмотрим эти удивительные вещества.

1. Силикагель Аэрогель

Описанный как «странный и прозрачный », этот материал на самом деле является твердым, несмотря на то, что он на 99,98% состоит из воздуха. Изготовленный путем высасывания жидкости из геля с помощью сверхкритической сушилки, он состоит из воздушных карманов, которые делают его сверхлегким и способным улавливать тепло. Предполагают, что кремниевый аэрогель можно использовать для строительства поселений (куполов) в агрессивных средах нашей планеты и за ее пределами, где они будут улавливать тепло, плавить полярный лед в пригодной для использования воде и блокировать вредное ультрафиолетовое излучение, пропуская видимый свет.

2. Фосфореновые наноленты

Фосфористые наноленты обнаружили случайно в начале 2019 года. Их гофрированная структура означает, что заряженные ионы в аккумуляторных и солнечных батареях могут двигаться в 1000 раз быстрее, что приводит к сокращению времени зарядки и увеличению емкости аккумулятора на 50%. Эти ленты имеют толщину в один атом и 100 атомов в поперечине, но до 100 000 атомов в длину. Они являются однородными, но управляемыми, то есть их свойства (такие, как электропроводность) могут быть точно настроены. Их гибкость означает, что они могут быть скручены и идеально следовать контурам поверхностей.

3. Черное золото

Ученые из индийского Института фундаментальных исследований Tata обнаружили «черное золото». В данном случае этот термин относится не к нефти, а к новому материалу, созданному путем изменения размера и промежутков между наночастицами золота. Это «золото» имеет возможность поглощать углекислый газ и всю видимую и ближнюю инфракрасную область солнечного света.

4. Умные Композитные Структуры на основе оптоволокна.

Эта технология, которая меняет правила игры с точки зрения конструирования и безопасности воздушных судов, предполагает встраивание оптоволоконных датчиков в современные композитные материалы. Эти сенсоры, также известные как волоконно-оптическая система контроля целостности конструкции и волоконно-оптическая система оценки повреждений, могут измерять и регистрировать внутреннюю деформацию или обнаруживать акустическую эмиссию, вызванную нагрузкой, внутри композитных конструкций. Хотя, технология встраивания датчиков известна и применялась ранее, но это приводило к проблемам с концентрацией напряжений, поскольку они не были «встроены» в смысле того, чтобы быть частью самого материала.

5. Другие 2D материалы: графен, борофен и станен

Графен

При поверхностной массе 0,763 мг на квадратный метр плотность графена составляет всего 5% от плотности стали, но в пропорции к его толщине он в 100-200 раз прочнее стали. Полезные свойства включают очень эффективную проводимость тепла и электричества, почти прозрачность и большой нелинейный диамагнетизм. Практические примеры использования: солнечные батареи, аккумуляторы, фильтры для воды, секвенирование ДНК, транзисторы, светодиоды (LED), сенсорные экраны для интеллектуальных устройств, использование в композитных материалах. Графен обычно принимает форму порошка или диспергируется в полимерной матрице, что делает его пригодным для сложных композитов, красок, смазок, масел, материалов для 3D-принтеров, конденсаторов и батарей. В середине 2019 года исследователи из Университета Рочестера и Нидерландского технологического университета в Делфте объявили о способе массового производства графена с использованием бактерий.

Борофен

Полученный из элемента бор, борофен имеет толщину всего лишь один атом, и ученые считают его в два раза прочнее и более гибким, чем графен. Это сверхпроводник и хороший проводник тепла и электричества. Правда материал дорог и труден в обращении. Практические примеры использования: более мощные литий-ионные аккумуляторы, хранение водорода, гибкая электроника, квантовые компьютеры следующего поколения, носимые устройства и датчики биомолекул.

Станен

Как и графен и борофен, станен состоит из атомов, расположенных в одном гексагональном слое, но происходит из олова, а не углерода или бора. Было установлено, что он проводит электричество со 100% эффективностью и является топологическим изолятором. Не выделяя тепло для ограничения производительности, Stanene может революционизировать интегральные схемы (микросхемы), создавая более быстрые, компактные и энергоэффективные компьютеры.