7 февраля 2025 БКС Экспресс
Сегодня ученые работают над созданием новым материалов, которые не встречаются в природе или сочетают в себе свойства других веществ и химических соединений.
Наноматериалы и углеродные соединения
К примеру, в Канаде ученые использовали возможности машинного обучения и 3D-печати для создания наноматериала, сочетающего в себе прочность углеродистой стали и легкость пенополистирола.
Нано-архитектурные материалы состоят из крошечных строительных блоков или повторяющихся единиц размером в несколько сотен нанометров — для достижения толщины человеческого волоса потребовалось бы более 100 таких блоков, выстроенных в ряд.
Эти строительные блоки, которые в данном случае состоят из углерода, организованы в сложные трехмерные структуры, называемые нанорешетками. Оптимизированная учеными конструкция обладает уникальной способностью выдерживать нагрузку — она примерно в пять раз прочнее титана.
По мнению команды, их разработка может быть использована при создании сверхлегких объектов аэрокосмической отрасли — самолетов, вертолетов, космических аппаратов. За счет материала они способны снизить потребность в топливе во время полета, сохраняя при этом безопасность и производительность.
Углеродные соединения в целом являются одним из перспективных материалов будущего. Так, нанотрубки — длинные цепи углерода, представляющие собой полую цилиндрическую структуру — считаются настолько прочными, что в теории пригодны для строительства башен в сотни километров высотой, и являются единственным материалом, который можно использовать для создания орбитального лифта.
Гидро- и аэрогели
Гидрогель — двухфазный материал. Он сочетает в себе пористую твердую структуру из натуральных или синтетических полимеров и промежуточное вещество, способное ее наполнять. Как правило, это вещество полностью или преимущественно состоит из воды и способно поглощать ее в больших количествах, увеличиваясь в объемах. Гидрогели в основном используют из-за абсорбирующих свойств — в сельском хозяйстве, в химической отрасли. Большой потенциал у материала в медицине — уже сейчас его применяют для изготовления контактных линз и имплантат, для регенерации и заживления тканей. Изучают возможность использовать их в качестве системы доставки лекарств во внутренние органы, а также для 3D-печати хрящевой ткани.
Аэрогель еще называют «замороженным дымом». Здесь заполняющим веществом является газ, а не жидкость — он практически на 98% состоит из пустоты. Такая структура обеспечивает материалу рекордно низкую плотность, твердость, прозрачность, жаропрочность и чрезвычайно низкую теплопроводность. Аэрогель прекрасно защищает как от холода, так и от огня — в аэрокосмической индустрии его используют для защиты оборудования от экстремальных температур, а также для улавливания частиц космической пыли. Это же свойство делает его перспективным материалом для строительной отрасли, энергетики, медицины.
Какие еще материалы будут использовать в будущем?
• Сверхпроводники нового поколения — проводят электричество без сопротивления при определенных температурах.
• Самовосстанавливающиеся материалы — полимеры, металлы и другие материалы, способные «заживать» после повреждений. К примеру, существуют технологии для самовосстановления бетона — с помощью полимеров, заполняющих пустоты, или живых бактерий, которые вырабатывают известняковые соединения.
• Наноткани — текстиль, в составе которого применяются наночастицы других веществ. Они придают обычным материалам новые свойства — эластичность, прочность, водостойкость, проводимость или поглощение тепла, устойчивость к бактериям. Вероятно, именно из нее будут создавать «умную одежду».
• Органические вещества, к примеру, из грибного мицелия. Экологически чистая замена многим существующим материалам — коже, пластику, текстилю, строительным материалам. Могут быть перспективными не только в промышленности, строительстве, дизайне, косметологии, но даже в космосе — NASA уже не первый год изучает возможность построения лунной базы на основе мицелия.
Не является индивидуальной инвестиционной рекомендацией | При копировании ссылка обязательна | Нашли ошибку - выделить и нажать Ctrl+Enter | Жалоба