Inimesed on alati otsinud võimalust luua võimalikult kvaliteetseid ja funktsionaalseid materjale. Populaarteadusliku ja teadusliku ajaveebi Yandex & Zen autor Denis Yushin räägib materjalidest, mis muudavad maailma.
Grafeen
Tuleviku kõige lootustandvam materjal on grafeen, kahemõõtmeline süsiniku modifikatsioon, mis koosneb ühe aatomi paksusest lamedast kristallvõrest. Grafeeni kristallvõre on tasapind, mis koosneb kuusnurksetest rakkudest.
Ühest küljest piirab kõiki grafeeni uskumatuid teoreetilisi omadusi asjaolu, et teadlased pole selle termodünaamilise ebastabiilsuse tõttu veel suutnud vabas olekus ideaalset kahemõõtmelist filmi saada. Grafeenil on aga ainulaadne elektrijuhtivus, mis teeb sellest räni suurepärase asendaja.
See loob veelgi miniatuursemad elektroonikaseadmed. Lisaks sobib grafeen ideaalselt kütuseelementides energia salvestamiseks, optikas kasutamiseks, elastsete ekraanide loomiseks ja isegi vedelike puhastamiseks, kuna grafeenkile läbib veemolekule, püüdes teisi aineid lõksu.
Grafeeni enamiku ainulaadsete omaduste ärakasutamiseks ei ole vaja seda täiuslikul kujul kasutada. Kui grafeenkiles ilmnevad puudused, võib see eksisteerida nanotorude kujul. Komposiitmaterjalid, vooluallikad, neurokompuuterliidesed ja bioonikud (näiteks tehislihased) - nanotorude kasutamisele praktiliselt mingeid piiranguid pole.
Isegi kurikuulsa kosmoseelemendi saab ehitada tänu süsiniknanotorudele, sest teoreetiliselt suudab mitme kilomeetri pikkune ühe seinaga nanotoru taluda kaalu kuni tonni ruutmillimeetri kohta.
Vantabalck
Briti ettevõte Surrey Nanosystems on välja töötanud materjali, mis suudab neelata kuni 99,965% langevast valgusest, muutes selle kõige mustemaks materjaliks maailmas. Selle nimi on sobiv - Vantabalck.
Seda hämmastavat omadust saab seletada asjaoluga, et selle moodustavad süsiniknanotorud, mis on nii väikesed, et footonid ei saa nende vahel lihtsalt läbi.
Näib, kuidas mustim materjal võib olla kasulik? See aitab vältida valguse hajumist, mida saab kasutada teleskoopides. Vantabalck võib märkimisväärselt parandada infrapunakaamerate kvaliteeti. Seda saab kasutada soojuskaitsesüsteemide loomiseks.
Materjali võime absorbeerida mitmesugust kiirgust avab võimaluse luua kosmoselaevade kõige kergemad ja vastupidavamad katted, mis kaitsevad kiirguse eest.
On huvitav, et Surrey Nanosystems'i spetsialistidel on keelatud ajakirjanikega arutada Vantabalcki sõjalise kasutamise väljavaateid ning nad vastavad kulude küsimusele võimalikult lühidalt: "see on väga kallis". Kuid vähemalt sõjaväljal asuvat Vantablacki saab kasutada "temperatuuri kamuflaaži" loomiseks.
Grafeeni Airgel
Viimasel kümnendil hakkasid 1931. aastal materjaliklassina välja töötatud airgelsid palju rohkem tähelepanu pöörama. Ka siin ei saaks ilma süsinikuta hakkama.Veel 2011. aastal loodi mitmekihiliste süsiniknanotorude põhjal õhuegeel tihedusega 4 mg / cm3. Peaaegu igal aastal ilmus madalama tihedusega aerogeele ja tänapäeval on kõige kergemaks materjaliks grafeeni aerogeel, mille tihedus on vaid 0,16 mg / cm3.
Üllatavalt on spetsialistide saadud materjalil äärmiselt kõrge tugevus ja elastsus. Pärast tihendamist naaseb ta kiiresti vormi. Ühe sekundiga suudab see absorbeerida kuni 68 grammi orgaanilisi ühendeid. Samal ajal hoiab aerogeel aineid, mis ei lahustu vees kuni 900 korda rohkem kui tema enda kaal.
Nii on katastroofi, näiteks õlireostuse korral võimalik kogu see veepinnalt koguda, kuid ka praktiliselt mitte midagi kaotada, lihtsalt pigistades see õhust välja.
Lisaks saab airgeeli kasutada isoleermaterjalina, energiasalvestussüsteemides reaktsioonide katalüüsimiseks ja keerukate komposiitmaterjalide täiteainena.
Paju klaas
Kõik teavad Gorilla Glassi põrutuskindlast klaasist, aga kuidas on lood elastse klaasiga, millel on samad tugevusomadused? Meet Willow Glass - paksusega vaid 100 mikronit (lehe paksus A4) on see püsinud gorilla tasemel mehaaniliste kahjustuste suhtes vastupidavana.
Tema jaoks on kõige ilmsem rakendus paindlike nutitelefonide loomine, kuid see idee pole nii populaarne. Kuid me räägime elastsest ja väga vastupidavast klaasist, nii et selle kasutamisel ei tekiks probleeme. Arendusfirma sõnul kasutatakse tulevikus nende toodet laialdaselt näiteks valgustusseadmete või isegi päikesepaneelide loomisel.
Absoluutselt kõik, mis meid ümbritseb, koosneb väga paljudest materjalidest ja näib, miks luua uusi, kui kõik on juba olemas? Vastus on ilmne: peame hoolima keskkonnast, mõistma, et ressursid pole piiramatud, arendama ookeani ja uusi maailmu ning muutma elu kõigi Maa peal paremaks. Uued materjalid on alati uued võimalused edasiseks arendamiseks.