Ľudia vždy hľadali príležitosť na vytvorenie najkvalitnejších a funkčných materiálov. Denis Yushin, autor populárneho vedeckého a blogového blogu Science & Future v Yandex.Den, hovorí o materiáloch, ktoré zmenia svet.

Grafén

Najsľubnejším materiálom budúcnosti je grafén, dvojrozmerná uhlíková modifikácia pozostávajúca z mriežky s plochými kryštálmi s hrúbkou jedného atómu. Mriežka grafénového kryštálu je rovina pozostávajúca z hexagonálnych buniek.

Na jednej strane sú všetky neuveriteľné teoretické vlastnosti grafénu obmedzené skutočnosťou, že vedci ešte neboli schopní získať ideálny dvojrozmerný film vo voľnom stave kvôli jeho termodynamickej nestabilite. Grafén má jedinečnú elektrickú vodivosť, čo z neho robí vynikajúcu náhradu za kremík.

Takto sa vytvoria ešte miniatúrnejšie elektronické zariadenia. Okrem toho je grafén ideálny na ukladanie energie v palivových článkoch, na použitie v optike, vytváranie flexibilných displejov a dokonca aj na čistenie tekutín, pretože grafénový film prechádza molekulami vody a zachytáva ďalšie látky.

Aby bolo možné využiť väčšinu jedinečných vlastností grafénu, nie je potrebné ho aplikovať v perfektnej forme. Ak sa defekty objavia v grafénovom filme, môžu existovať vo forme nanorúrok. Kompozitné materiály, súčasné zdroje, rozhrania neurokomputerov a bionika (napríklad umelé svaly) - použitie nanotrubíc prakticky neexistuje.

Dokonca aj notoricky známy „vesmírny výťah“ sa dá postaviť vďaka uhlíkovým nanorúrkam, pretože teoreticky jednovrstvová nanotrubica dlhá niekoľko kilometrov vydrží hmotnosť až do tony na štvorcový milimeter.

Vantabalck

Britská spoločnosť Surrey Nanosystems vyvinula materiál, ktorý dokáže absorbovať až 99,965% dopadajúceho svetla, čím sa stáva najčernejším materiálom na svete. Jej názov je vhodný - Vantabalck.

Táto úžasná vlastnosť sa vysvetľuje skutočnosťou, že je tvorená uhlíkovými nanorúrkami, ktoré sú také malé, že medzi nimi fotóny jednoducho nemôžu prechádzať.

Zdalo by sa, ako môže byť najčernejší materiál užitočný? Pomáha predchádzať rozptylu svetla, ktorý je možné použiť v ďalekohľadoch. Vantabalck môže výrazne zlepšiť kvalitu infračervených kamier. Môže sa použiť na vytvorenie systémov tepelnej ochrany.

Schopnosť materiálu absorbovať rôzne žiarenie otvára vyhliadku na vytvorenie najľahších a najodolnejších vrstiev kozmickej lode, ktoré chránia pred žiarením.

Je zaujímavé, že špecialisti Surrey Nanosystems majú zakázané diskutovať o vyhliadkach na vojenské použitie Vantabalcku s novinármi a odpovedajú na otázku nákladov čo najjasnejšie: „je to veľmi drahé.“ Ale Vantablack vo vojenskej sfére môže byť použitý minimálne na vytvorenie „maskovania teploty“.

Graphene Airgel

V poslednom desaťročí začali aerogély vyvinuté ako trieda materiálov v roku 1931 oveľa viac pozornosti. Aj tu by sa bez uhlíka nedalo vyhnúť.Už v roku 2011 sa na základe viacvrstvových uhlíkových nanorúrok vytvoril aerogél s hustotou 4 mg / cm3. Takmer každý rok sa objavili aerogély s nižšou hustotou a dnes najľahším materiálom je aerogél s grafénom, ktorého hustota je iba 0,16 mg / cm3.

Prekvapivo má materiál získaný odborníkmi extrémne vysokú pevnosť a elasticitu. Po kompresii vracia formulár čo najrýchlejšie. Za jednu sekundu je schopný absorbovať až 68 gramov organických zlúčenín. V aerogéli sa zároveň nachádzajú látky, ktoré nie sú rozpustné vo vode až do 900-násobku svojej vlastnej hmotnosti.

Napríklad v prípade katastrofy, napríklad úniku oleja, bude možné všetko zhromaždiť nielen z povrchu vody, ale tiež stratiť prakticky nič jednoduchým vytlačením z aerogélu.
Ďalej môže byť aerogél použitý ako izolačný materiál, v systémoch akumulácie energie na katalyzovanie reakcií a ako plnivo pre zložené kompozitné materiály.

Willow glass

Každý vie o skle odolnom proti nárazom Gorilla Glass, ale čo flexibilné sklo, ktoré má rovnaké pevnostné vlastnosti? Zoznámte sa s Willow Glassom - s hrúbkou iba 100 mikrónov (hrúbka plechu A4) zostala odolná voči mechanickému poškodeniu na úrovni goríl.

Najviditeľnejšou aplikáciou pre neho je vytvorenie flexibilných smartfónov, ale táto myšlienka nie je tak populárna. Hovoríme však o flexibilnom a veľmi odolnom skle, takže s jeho používaním nebudú žiadne problémy. Vývojová spoločnosť tvrdí, že v budúcnosti sa ich produkt bude široko používať pri výrobe napríklad osvetľovacích zariadení alebo dokonca solárnych panelov.

Absolútne všetko, čo nás obklopuje, pozostáva zo širokej škály materiálov a zdá sa, prečo by sa mali vytvárať nové materiály, ak už všetko existuje? Odpoveď je zrejmá: musíme sa starať o životné prostredie, pochopiť, že zdroje nie sú neobmedzené, rozvíjať oceán a nové svety a len zlepšovať život pre všetkých na Zemi. Nové materiály sú vždy nové príležitosti pre ďalší rozvoj.