5 материалов будущего

За последние несколько лет человечество изобрело целую кучу различных технологий, устройств и гаджетов. Однако важнейшим компонентом, ставящим под вопрос саму реализацию изобретений, на практике является производственный материал, из которого состоят эти вещи и без которого невозможна реализация тех или иных идей. Предлагаем ознакомиться с подборкой из пяти самых безумных, недавно изобретенных материалов, которые призваны изменить будущее, так как их потенциал использования и возможность применения являются практически безграничными.

Пузырчатая алюминиевая пленка

Материал, изобретенный группой инженеров из Университета Северной Каролины, может оказаться очень полезным в производстве защитного оборудования и упаковок для товаров. Для его производства ученые берут лист алюминия, прокатывают по нему шиповатый ролик, чтобы создать равномерные углубления, заполняют эти углубления пенообразователем вроде карбоната кальция или гидрата тината, сверху помещают второй такой же лист, прокатывают и помещают в печь. Под воздействием высокой температуры начинается пенообразование и в итоге на месте этих самых «пузырьков» образуются воздушные прослойки.

Дальнейшие производственные испытания подтвердили, что такой металл весит на 30 процентов меньше, чем обычные листы, в то же время он почти 50 процентов прочнее и намного лучше впитывает воздействующую на него внешнюю энергию. Кроме того, стоимость производства подобного материала не такое уж и высокое, по сравнению с обычным. При этом сферы его применения практически неисчислимы: начиная от производства грузовых контейнеров, упаковок для хрупких вещей и заканчивая производством велосипедных шлемов.

Титановая пена

Путем соединения пенополиуретановой губки, титанового порошка и специальных связующих компонентов у ученых появилась возможность создать из металла материал, по своей форме напоминающий губку (или пену). При его производстве основной каркас из пенополиуретана испаряется и в результате из титана получается своеобразная «пенная» конструкция, которую впоследствии при воздействии дополнительной температуры можно наделить нужными свойствами и формами.

Конечные свойства при этом будут зависеть от уровня пористости такой губки. Но самые основные — ее прочность и невероятная легкость — останутся. Посуду такой губкой, конечно же, не помоешь, а вот применить материал в качестве производства искусственных заменителей костей видится идеальным вариантом ее использования. Во-первых, материал по своим механическим свойствам практически идентичен костной ткани, а во-вторых, благодаря пористости, настоящая живая кость может в этот материал в буквальном смысле врасти. В общем, реальные «Росомахи» уже совсем скоро в вашем городе.

Графеновый аэрогель

Всего пару месяцев назад этот материал выбил себе титул самого легкого материала в мире. До этого пальма первенства в рамках этого свойства принадлежала аэрографиту, чья плотность составляет 0,18 мг/см3. В свою очередь плотность нового разработанного графенового аэрогеля составляет всего 0,16 мг/см3, что ниже чем у гелия и всего в два раза ниже, чем у водорода. Графеновый аэрогель в буквальном смысле может «плавать» в воздухе.

Аэрогель был создан благодаря применению лиофилизации (предварительной заморозке, а затем последующей высушке в вакууме) соединенных между собой углеродных нанотрубок и графена. В результате получился невероятно легкий материал, обладающий удивительной прочностью и эластичностью. Его впитывающие свойства поражают не меньше — материал способен впитать в себя различные органические вещества в общей сложности в 900 раз больше своего собственного веса. Когда и если графеновый аэрогель станет более доступным, то он отлично справится с ролью изоляционного материала и станет отличным средством для сбора, например, разлившейся нефти.

Искусственный паучий шелк

Шелк является удивительно прочным природным материалом, однако добывать его не так легко как кажется. Поэтому японская стартап-компания Spiber решила разработать способ производства синтетической версии этого материала. Компании удалось определить ген фиброина, являющегося ключевым компонентом, который позволяет паукам производить паутину.

Определив этот ген, компания биоинженерным способом создала бактерию, которая может производить шелк невероятно быстро. Более того, такой подход открыл Spiber возможность создавать новые типы шелка за очень короткий период времени, буквально в течение 10 дней от начала разработки и до внедрения ее в производство. При этом бактерия не очень требовательна к еде, питается сахаром, солью и другими микроэлементами. После она производит специальный белок, который инженеры компании перемалывают в порошок, и затем уже из него создают материал, из которого можно делать не только нитки, но и придать вообще любую нужную форму. Одного грамма фиброина при этом хватает на производство 9 км шелковой нити.

К 2015 году Spiber планирует создать 10 метрических тонн этого чудо-материала.

Молекулярный суперклей

Если вы хотя бы раз склеивали себе пальцы суперклеем, то наверняка знаете, как же больно их потом будет отдирать друг от друга. А теперь представьте, что ваши пальцы склеились на молекулярном уровне! Отдирать их будет гораздо больнее. Так вот, группа научных сотрудников из Оксфордского Университета, вдохновившись возможностями бактерии Streptococcus pyogenes цепляться к другим клеткам, создала на основе этого принципа новый молекулярный суперклей.

Для его производства ученые взяли у бактерии один вид белка, тот, который отвечает за сцепление с человеческими клетками, и на его основе придумали клей, который создает при контакте с соседними клетками связь на атомном уровне. Связь при этом получается настолько прочная, что при лабораторных испытаниях оборудование, на котором проводились тесты, сломалось быстрее, чем смог выдержать этот клей.

Теперь ученым остается найти способ соединения протеинов с другими отобранными молекулярными структурами, что позволит создать сверхпрочные виды селективных клеев, которые не будут склеивать наши пальцы.