Сообщение о новых достижениях в технологии производства искусственных материалов

Обновлено: 04.07.2024

Все стандартные материалы ведут себя при приложении нагрузки примерно одинаково. Они деформируются, пока не наступит разрушение. Больше нагрузка - больше деформация. Однако, новая группа материалов, используемая для активной защиты (например, ди-три-о) способны просто поразить вас.
Рассмотрим Ди-три-о. Материал легко деформируется и сохраняет пластичность до тех пор, пока скорость приложения нагрузки и её сила не возрастают.
В случае быстрого приложения нагрузки материал резко затвердевает, а энергия от удара рассеивается внутри материала и не повреждает защищаемый объект. Например, если ударить по пальцу с такой защитой молотком, то энергия удара моментально рассеется и израсходуется на затвердевание защиты, а палец не пострадает.

Сам по себе материал - это полимер или, правильнее сказать, коллоидная полимерная система, в составе которой есть секретный ингредиент.
Сущность эффекта основана на специфике поведения дилатантной неньютоновской жидкости. Это материалы, у которых вязкость возрастает при увеличении скорости деформации сдвига. Почему неньютоновская? Потому что всё должно быть наоборот.

Дилатантный эффект наблюдается в материалах, у которых плотно расположенные частички перемешаны с жидкостью, заполняющей пространство между ними. При низких скоростях сдвига слоёв материала друг относительно друга жидкость действует как смазка и материал мягкий. При высоких скоростях жидкость не успевает заполнить свободное пространство между частицами, и поэтому трение между частицами сильно возрастает, а структуру расклинивает.

Ди-Три-О - это не единственный пример использования, есть и другие виды активной защиты. Сам ди-три-о прменяется для изготовления мотозащиты и других видов спортивной защиты.

\u0422\u0435\u0445\u043d\u0438\u0447\u0435\u0441\u043a\u0438\u0439 \u043f\u0440\u043e\u0433\u0440\u0435\u0441\u0441 \u0448\u0430\u0433\u043d\u0443\u043b \u0434\u0430\u043b\u0435\u043a\u043e \u0432\u043f\u0435\u0440\u0435\u0434 \u0441 \u043e\u0442\u043a\u0440\u044b\u0442\u0438\u0435\u043c \u0445\u0438\u043c\u0438\u0447\u0435\u0441\u043a\u043e\u0439 \u043f\u0440\u0438\u0440\u043e\u0434\u044b \u0432\u0435\u0449\u0435\u0439. \u041d\u0430 \u043e\u0441\u043d\u043e\u0432\u0435 \u0445\u0438\u043c\u0438\u0447\u0435\u0441\u043a\u0438\u0445 \u0441\u043e\u0435\u0434\u0438\u043d\u0435\u043d\u0438\u0439 \u0441\u0438\u043d\u0442\u0435\u0437\u0438\u0440\u043e\u0432\u0430\u043b\u0438 \u043d\u043e\u0432\u044b\u0435 \u0432\u0435\u0449\u0435\u0441\u0442\u0432\u0430. \u041f\u0440\u043e\u0433\u0440\u0435\u0441\u0441 \u043a\u043e\u0441\u043d\u0443\u043b\u0441\u044f \u0438 \u0442\u0435\u043a\u0441\u0442\u0438\u043b\u044c\u043d\u043e\u0439 \u043f\u0440\u043e\u043c\u044b\u0448\u043b\u0435\u043d\u043d\u043e\u0441\u0442\u0438. \u0420\u0430\u043d\u0435\u0435, \u0442\u043a\u0430\u043d\u0438 \u043f\u043e\u043b\u0443\u0447\u0430\u043b\u0438 \u0438\u0437 \u043f\u0440\u0438\u0440\u043e\u0434\u043d\u044b\u0445 \u0432\u043e\u043b\u043e\u043a\u043e\u043d. \u0412 1890 \u0433\u043e\u0434\u0443, \u0432\u043f\u0435\u0440\u0432\u044b\u0435 \u0444\u0440\u0430\u043d\u0446\u0443\u0437\u0430\u043c\u0438 \u043f\u043e\u043b\u0443\u0447\u0435\u043d\u043e \u0432\u043e\u043b\u043e\u043a\u043d\u043e, \u0441\u0438\u043d\u0442\u0435\u0437\u0438\u0440\u043e\u0432\u0430\u043d\u043d\u043e\u0435 \u043d\u0430 \u043e\u0441\u043d\u043e\u0432\u0435 \u0445\u0438\u043c\u0438\u0447\u0435\u0441\u043a\u0438\u0445 \u0440\u0435\u0430\u043a\u0446\u0438\u0439.

\u0421\u0435\u0439\u0447\u0430\u0441, \u0432\u0441\u0435 \u0445\u0438\u043c\u0438\u0447\u0435\u0441\u043a\u0438\u0435 \u0432\u043e\u043b\u043e\u043a\u043d\u0430 \u043a\u043b\u0430\u0441\u0441\u0438\u0444\u0438\u0446\u0438\u0440\u0443\u044e\u0442\u0441\u044f \u043d\u0430:

\u041e\u0440\u0433\u0430\u043d\u0438\u0447\u0435\u0441\u043a\u0438\u0435 \u0432\u043e\u043b\u043e\u043a\u043d\u0430 \u043f\u043e\u043b\u0443\u0447\u0430\u044e\u0442 \u043d\u0430 \u043e\u0441\u043d\u043e\u0432\u0435 \u043f\u0440\u0438\u0440\u043e\u0434\u043d\u043e\u0433\u043e \u0441\u044b\u0440\u044c\u044f \u2013 \u043b\u044c\u043d\u0430, \u0445\u043b\u043e\u043f\u043a\u0430, \u0448\u0435\u0440\u0441\u0442\u0438 \u0438 \u0448\u0435\u043b\u043a\u0430. \u041d\u0435\u043e\u0440\u0433\u0430\u043d\u0438\u0447\u0435\u0441\u043a\u0438\u0435 \u0432\u043e\u043b\u043e\u043a\u043d\u0430, \u0438\u043b\u0438 \u0445\u0438\u043c\u0438\u0447\u0435\u0441\u043a\u0438\u0435, \u0432 \u0441\u0432\u043e\u044e \u043e\u0447\u0435\u0440\u0435\u0434\u044c \u0434\u0435\u043b\u044f\u0442\u0441\u044f \u043d\u0430:

\u041b\u044e\u0431\u043e\u0439 \u043f\u0440\u043e\u0446\u0435\u0441\u0441 \u043f\u0440\u043e\u0438\u0437\u0432\u043e\u0434\u0441\u0442\u0432\u0430 \u0445\u0438\u043c\u0438\u0447\u0435\u0441\u043a\u043e\u0433\u043e \u0432\u043e\u043b\u043e\u043a\u043d\u0430, \u043f\u043e\u0434\u0440\u0430\u0437\u0443\u043c\u0435\u0432\u0430\u0435\u0442 \u0434\u043b\u0438\u0442\u0435\u043b\u044c\u043d\u0443\u044e \u043f\u043e \u0432\u0440\u0435\u043c\u0435\u043d\u0438 \u043e\u0431\u0440\u0430\u0431\u043e\u0442\u043a\u0443 \u0438\u0441\u0445\u043e\u0434\u043d\u043e\u0433\u043e \u043c\u0430\u0442\u0435\u0440\u0438\u0430\u043b\u0430. \u0412\u0435\u0441\u044c \u043f\u0440\u043e\u0446\u0435\u0441\u0441 \u0440\u0430\u0437\u0434\u0435\u043b\u0435\u043d \u043d\u0430 \u043d\u0435\u0441\u043a\u043e\u043b\u044c\u043a\u043e \u044d\u0442\u0430\u043f\u043e\u0432. \u041f\u043e\u0441\u043b\u0435 \u043f\u043e\u0434\u0433\u043e\u0442\u043e\u0432\u0438\u0442\u0435\u043b\u044c\u043d\u043e\u0439 \u043e\u0431\u0440\u0430\u0431\u043e\u0442\u043a\u0438, \u043f\u043e\u043b\u0443\u0447\u0430\u044e\u0442 \u043a\u043e\u043d\u0446\u0435\u043d\u0442\u0440\u0430\u0442, \u043a\u043e\u0442\u043e\u0440\u044b\u0439 \u044f\u0432\u043b\u044f\u0435\u0442\u0441\u044f \u043e\u0441\u043d\u043e\u0432\u043e\u0439 \u0434\u043b\u044f \u043f\u0440\u044f\u0434\u0435\u043d\u0438\u044f \u043e\u0442\u0434\u0435\u043b\u044c\u043d\u044b\u0445 \u0432\u043e\u043b\u043e\u043a\u043e\u043d, \u0430 \u0434\u0430\u043b\u044c\u0448\u0435 \u0438\u0437 \u043d\u0438\u0445 \u0438\u0434\u0435\u0442 \u0441\u043e\u0437\u0434\u0430\u043d\u0438\u0435 \u043f\u043e\u043b\u043e\u0442\u043d\u0430. \u041f\u043e\u044d\u0442\u0430\u043f\u043d\u043e, \u0432\u0441\u0435 \u043f\u0440\u043e\u0438\u0437\u0432\u043e\u0434\u0441\u0442\u0432\u043e \u043c\u043e\u0436\u043d\u043e \u043f\u0440\u0435\u0434\u0441\u0442\u0430\u0432\u0438\u0442\u044c \u0441\u043b\u0435\u0434\u0443\u044e\u0449\u0438\u043c \u043e\u0431\u0440\u0430\u0437\u043e\u043c: \u044d\u0442\u0430\u043f 1 \u2013 \u043f\u0440\u043e\u0432\u0435\u0434\u0435\u043d\u0438\u0435 \u043f\u0440\u0435\u0434\u0432\u0430\u0440\u0438\u0442\u0435\u043b\u044c\u043d\u043e\u0439 \u043e\u0431\u0440\u0430\u0431\u043e\u0442\u043a\u0438.

\u042d\u0442\u0430\u043f 2 \u2013 \u041f\u043e\u043b\u0443\u0447\u0435\u043d\u0438\u0435 \u043f\u0440\u044f\u0434\u0438\u043b\u044c\u043d\u043e\u0433\u043e \u043a\u043e\u043d\u0446\u0435\u043d\u0442\u0440\u0430\u0442\u0430.

\u042d\u0442\u0430\u043f 3 \u2013 \u041f\u043e\u043b\u0443\u0447\u0435\u043d\u0438\u0435 \u0432\u043e\u043b\u043e\u043a\u043e\u043d.

\u042d\u0442\u0430\u043f 4 \u2013 \u041e\u0431\u0440\u0430\u0431\u043e\u0442\u043a\u0430 \u0433\u043e\u0442\u043e\u0432\u044b\u0445 \u0432\u043e\u043b\u043e\u043a\u043e\u043d.

\u042d\u0442\u0430\u043f 5 \u2013 \u0422\u0435\u043a\u0441\u0442\u0438\u043b\u044c\u043d\u0430\u044f \u043e\u0431\u0440\u0430\u0431\u043e\u0442\u043a\u0430.

\u041f\u0440\u0438 \u0444\u043e\u0440\u043c\u0438\u0440\u043e\u0432\u0430\u043d\u0438\u0438 \u043a\u043e\u043d\u0446\u0435\u043d\u0442\u0440\u0430\u0442\u043e\u0432 \u0434\u043e\u0431\u0430\u0432\u043b\u044f\u044e\u0442 \u0446\u0435\u043b\u043b\u044e\u043b\u043e\u0437\u0443. \u0427\u0442\u043e\u0431\u044b \u0438\u0437\u0433\u043e\u0442\u043e\u0432\u0438\u0442\u044c \u0446\u0435\u043b\u043b\u044e\u043b\u043e\u0437\u0443 \u0432 \u0440\u0430\u0441\u0442\u0432\u043e\u0440\u0435, \u0438\u0441\u0445\u043e\u0434\u043d\u044b\u0439 \u043a\u043e\u043d\u0446\u0435\u043d\u0442\u0440\u0430\u0442 \u043f\u043e\u0434 \u0434\u0430\u0432\u043b\u0435\u043d\u0438\u0435\u043c \u043f\u0440\u043e\u0434\u0430\u0432\u043b\u0438\u0432\u0430\u0435\u0442\u0441\u044f \u0447\u0435\u0440\u0435\u0437 \u043e\u0442\u0432\u0435\u0440\u0441\u0442\u0438\u044f \u0438, \u0443\u0436\u0435 \u0441 \u0433\u043e\u0442\u043e\u0432\u044b\u0445 \u0432\u043e\u043b\u043e\u043a\u043e\u043d, \u043e\u0442\u043c\u044b\u0432\u0430\u044e\u0442 \u0440\u0430\u0441\u0442\u0432\u043e\u0440\u0438\u0442\u0435\u043b\u044c, \u0434\u043b\u044f \u0447\u0435\u0433\u043e \u043f\u0440\u0438\u043c\u0435\u043d\u044f\u0435\u0442\u0441\u044f \u0443\u043a\u0441\u0443\u0441\u043d\u0430\u044f \u043a\u0438\u0441\u043b\u043e\u0442\u0430, \u0433\u0438\u0434\u0440\u043e\u043a\u0441\u0438\u0434 \u043c\u0435\u0434\u0438 \u0438 \u043d\u0430\u0442\u0440\u0438\u044f, \u0441\u0435\u0440\u043e\u0443\u0433\u043b\u0435\u0440\u043e\u0434. \u041f\u043e\u044d\u0442\u043e\u043c\u0443 \u0437\u0430\u043a\u0440\u0435\u043f\u0438\u043b\u0438\u0441\u044c \u043d\u0430\u0437\u0432\u0430\u043d\u0438\u044f \u2013 \u0432\u043e\u043b\u043e\u043a\u043d\u0430 \u0430\u0446\u0435\u0442\u0430\u0442\u043d\u044b\u0435, \u043c\u0435\u0434\u043d\u043e\u0430\u043c\u043c\u0438\u0430\u0447\u043d\u044b\u0435, \u0432\u0438\u0441\u043a\u043e\u0437\u043d\u044b\u0435. \u0412\u044b\u0440\u0430\u0431\u0430\u0442\u044b\u0432\u0430\u044e\u0442 \u0432\u0438\u0441\u043a\u043e\u0437\u043d\u043e\u0435 \u043f\u043e\u043b\u043e\u0442\u043d\u043e \u0438\u0437 \u0435\u043b\u043e\u0432\u043e\u0439 \u0434\u0440\u0435\u0432\u0435\u0441\u0438\u043d\u044b. \u0410\u0446\u0435\u0442\u0430\u0442\u043d\u043e\u0435 \u0432\u043e\u043b\u043e\u043a\u043d\u043e \u0432\u044b\u0440\u0430\u0431\u0430\u0442\u044b\u0432\u0430\u044e\u0442 \u0438\u0437 \u043e\u0442\u0445\u043e\u0434\u043e\u0432 \u0445\u043b\u043e\u043f\u043a\u043e\u0432\u043e\u0433\u043e \u043f\u0440\u043e\u0438\u0437\u0432\u043e\u0434\u0441\u0442\u0432\u0430, \u0442\u0430\u043a\u043e\u0435 \u043f\u043e\u043b\u043e\u0442\u043d\u043e \u043e\u0431\u043b\u0430\u0434\u0430\u0435\u0442 \u0445\u043e\u0440\u043e\u0448\u0438\u043c\u0438 \u0433\u0438\u0434\u0440\u043e\u0444\u0438\u043b\u044c\u043d\u044b\u043c\u0438 \u0441\u0432\u043e\u0439\u0441\u0442\u0432\u0430\u043c\u0438 (\u0445\u043e\u0440\u043e\u0448\u043e \u0432\u043f\u0438\u0442\u044b\u0432\u0430\u044e\u0442 \u0432\u043b\u0430\u0433\u0443).

\u0421\u0438\u043d\u0442\u0435\u0442\u0438\u0447\u0435\u0441\u043a\u0438\u0435 \u0432\u043e\u043b\u043e\u043a\u043d\u0430 \u043f\u043e\u043b\u0443\u0447\u0430\u044e\u0442 \u0438\u0437 \u043f\u0440\u043e\u0434\u0443\u043a\u0442\u043e\u0432 \u043d\u0435\u0444\u0442\u0435\u043f\u0435\u0440\u0435\u0440\u0430\u0431\u043e\u0442\u043a\u0438, \u0433\u0430\u0437\u043e\u043e\u0431\u0440\u0430\u0437\u043d\u043e\u0439 \u0444\u0440\u0430\u043a\u0446\u0438\u0438 \u0438 \u043a\u0430\u043c\u0435\u043d\u043d\u043e\u0433\u043e \u0443\u0433\u043b\u044f. \u041f\u043e\u044d\u0442\u043e\u043c\u0443 \u0432\u043e\u043b\u043e\u043a\u043d\u0430 \u043a\u043b\u0430\u0441\u0441\u0438\u0444\u0438\u0446\u0438\u0440\u0443\u044e\u0442\u0441\u044f \u043f\u043e \u0441\u043e\u0441\u0442\u0430\u0432\u043b\u044f\u044e\u0449\u0438\u043c

\u043f\u043e\u043b\u0438\u0430\u043c\u0438\u0434\u043d\u043e\u0435 \u043f\u043e\u043b\u043e\u0442\u043d\u043e (\u043b\u0430\u0432\u0441\u0430\u043d),

\u043f\u043e\u043b\u0438\u044d\u0444\u0438\u0440\u043d\u043e\u0435 \u043f\u043e\u043b\u043e\u0442\u043d\u043e (\u043d\u0435\u0439\u043b\u043e\u043d \u0438 \u043a\u0430\u043f\u0440\u043e\u043d),

\u043f\u043e\u043b\u0438\u0430\u043a\u0440\u0438\u043b\u043e\u043d\u0438\u0442\u0440\u0438\u043b\u044c\u043d\u043e\u0435 \u043f\u043e\u043b\u043e\u0442\u043d\u043e (\u0430\u043a\u0440\u0438\u043b, \u043d\u0438\u0442\u0440\u043e\u043d),

\u042d\u043b\u0430\u0441\u0442\u0430\u043d\u043e\u0432\u043e\u0435 \u043f\u043e\u043b\u043e\u0442\u043d\u043e (\u043b\u0430\u0439\u043a\u0440\u0430 \u0438 \u0434\u043e\u0440\u043b\u0430\u0441\u0442\u0430\u043d).

\u041e\u0431\u043b\u0430\u0434\u0430\u044e\u0442 \u0441\u0438\u043b\u044c\u043d\u044b\u043c\u0438 \u0433\u043e\u0440\u044e\u0447\u0438\u043c\u0438 \u0441\u0432\u043e\u0439\u0441\u0442\u0432\u0430\u043c\u0438 \u0438 \u043b\u0435\u0433\u043a\u043e\u043f\u043b\u0430\u0432\u043a\u043e\u0441\u0442\u044c\u044e, \u043f\u043b\u043e\u0445\u043e, \u043f\u0440\u0430\u043a\u0442\u0438\u0447\u0435\u0441\u043a\u0438 \u0441\u043e\u0432\u0441\u0435\u043c \u043d\u0435 \u0432\u043f\u0438\u0442\u044b\u0432\u0430\u044e\u0442 \u0432\u043b\u0430\u0433\u0443.

\u0441\u043e\u0432\u0435\u0442\u0443\u044e \u043f\u043e\u0447\u0438\u0442\u0430\u0442\u044c \u043c\u043e\u0436\u0435\u0442 \u043a\u0430\u043a \u0442\u043e \u043f\u043e\u043c\u043e\u0436\u0435\u0442

Несмотря на огромное разнообразие веществ и минералов, созданных природой, человек, благодаря использованию новейших технологий, постоянно изобретает свои и такие, что их свойства просто невероятны. Здесь и сейчас, я расскажу о десяти наиболее известных.

1 1. Жидкое стекло
2 2. Бесформенный металл
3 3. Одностороннее пуленепробиваемое стекло
4 4. Старлит
5 5. Аэрогель
6 6. Углеродные нано-трубки
7 7. Пайкерит
8 8. Материал D3o
9 9. BacillaFilla — строительный микроб
10 10. Диметилсульфоксид (DMSO)

1. Жидкое стекло

С таким материалом отпадает необходимость в чистящих и дезинфицирующих средствах, так как он способен отлично предохранять поверхность от микробов: бактерии на поверхности посуды или раковины просто изолируются. Также изобретение найдёт применение в медицине, ведь стерилизовать инструменты теперь можно с помощью лишь горячей воды, без использования химических дезинфицирующих средств.

Это покрытие может использоваться для борьбы с грибковыми инфекциями на растениях и герметизации бутылок, его свойства действительно уникальны — оно отталкивает влагу, дезинфицирует, при этом оставаясь эластичным, прочным, пропускающим воздух, и совершенно незаметным, а также дешёвым.

2. Бесформенный металл

Это вещество позволяет игрокам в гольф сильнее бить по мячу, увеличивает поражающую способность пули и продлевает срок службы скальпелей и деталей двигателя.

Раскрутить свои страницы в социальных сетях или заработать можно здесь:

Большинство металлов имеет упорядоченное кристаллическое молекулярное строение, и от удара или другого воздействия, кристаллическая решётка искажается, из-за чего на металле и остаются вмятины. В бесформенном металле атомы расположены хаотично, поэтому после воздействия атомы возвращаются на первоначальную позицию.

3. Одностороннее пуленепробиваемое стекло

У самых богатых людей есть проблемы: судя по растущим продажам этого материала, им необходимо пуленепробиваемое стекло, которое спасло бы жизнь, но не мешало им отстреливаться.

При выстреле с другой стороны упругий поликарбонат пропускает через себя пулю растягиваясь и разрушая ломкий акриловый слой, что не оставляет никакого дальнейшего барьера для пули, но не стоит отстреливаться слишком часто, поскольку из-за этого в защите образуются дыры.

4. Старлит

Это пластик, выдерживающий невероятно высокую температуру: его тепловой порог настолько высок, что сначала изобретателю просто не поверили. Лишь после демонстрации возможностей материала в прямом эфире на телевидении, с создателем старлита связались сотрудники Британского Центра Атомного Вооружения.

В отличие от других термостойких материалов, старлит не становится токсичным при высокой температуре, также он невероятно лёгок. Его можно применять при строительстве космических аппаратов, самолётов, огнезащитных костюмов или в военной промышленности, но, к сожалению, старлит так и не покинул пределы лаборатории: его создатель Моррис Уард умер в 2011-м году, не запатентовав своё изобретение и не оставив никаких описаний. Всё, что известно о строении старлита — что в его состав входит 21 органический полимер, несколько сополимеров и небольшое количество керамики.

5. Аэрогель

Представьте себе пористое вещество такой низкой плотности, что 2,5 см³ его заключает в себе поверхности, сравнимые с размером футбольного поля. Но это не определённый материал, а, скорее, класс веществ: аэрогель — это форма, которую могут принимать некоторые материалы, а сверхмалая плотность делает его отличным теплоизолятором. Если сделать из него окно толщиной 2,5 см, оно будет иметь те же теплоизоляционные свойства, что и стеклянное окно толщиной 25 см.

Все самые лёгкие в мире материалы — аэрогели: например, кварцевый аэрогель (по сути, высушенный силикон) всего в три раза тяжелее воздуха и достаточно хрупок, зато может выдержать вес, в 1000 раз превышающий его собственный. Графеновый аэрогель (на иллюстрации выше) состоит из углерода, а его твёрдый компонент в семь раз легче воздуха: имея пористую структуру, это вещество отталкивает воду, но поглощает нефть — его предполагается использовать для борьбы с нефтяными пятнами на поверхности воды.

6. Углеродные нано-трубки

Фактически это листы углерода толщиной в один атом, свёрнутые в цилиндры — их молекулярная структура напоминает рулон проволочной сетки, и это самый прочный материал, известный науке. В шесть раз легче, но в сотни раз крепче стали, нано-трубки обладают лучшей теплопроводностью, чем алмаз, и проводят электричество эффективнее меди.

Сами трубки не видны невооружённым взглядом, а в необработанном виде вещество напоминает сажу: чтобы проявились его необыкновенные свойства, надо заставить вращаться триллионы этих невидимых нитей, что стало возможным относительно недавно.

7. Пайкерит

В 1942-м году перед англичанами стояла проблема недостатка стали для строительства авианосцев, необходимых для борьбы с немецкими подводными лодками. Джеффри Пайк предложил соорудить огромные плавучие аэродромы изо льда, однако она себя не оправдала: лёд хоть и недорог, но недолговечен. Всё изменилось с открытием нью-йоркскими учёными необыкновенных свойств смеси льда и древесных опилок, которая по прочности была подобна кирпичу, а также не трескается и не плавится. Зато материал можно было обрабатывать, как дерево или плавить, подобно металлу, в воде опилки разбухали, образуя оболочку и предотвращая таяние льда, за счёт чего любое судно можно было ремонтировать прямо во время плавания.

Но при всех положительных качествах, пайкерит был малопригоден для эффективного использования: для постройки и создания ледяного покрова судна весом до 1000 т достаточно было двигателя мощностью в одну лошадиную силу, но при температуре выше -26 °С (а для её поддержания необходима сложная система охлаждения) лёд имеет свойство проседать. Кроме того, целлюлоза, используемая также в производстве бумаги, была в дефиците, поэтому пайкерит так и остался неосуществимым проектом.

8. Материал D3o

Устойчивость к механическому воздействию во все времена была одной из основных проблем материаловедения, пока не изобрели D3o — вещество, молекулы которого находятся в свободном движении при нормальных условиях и фиксируются при ударе. Строение D3o напоминает смесь кукурузного крахмала и воды, которой иногда наполняют бассейны. Специальные куртки из этого материала, удобные и обеспечивающие защиту при падении, ударе битой или кулаками, которые могут вам достаться, уже находятся в свободной продаже. Защитные элементы не заметны снаружи, что подходит для каскадёров и даже полиции.

9. BacillaFilla — строительный микроб

Эта технология позволит уменьшить антропогенный выброс двуокиси углерода в атмосферу, ведь 5% его даёт именно производство бетона, а также с её помощью будет продлён срок службы зданий, восстановление которых традиционным способом обошлось бы в большую сумму.

10. Диметилсульфоксид (DMSO)

Этот химический растворитель сначала появился, как побочный продукт выработки целлюлозы и никак не применялся до 60-х годов прошлого века, когда раскрыли его медицинский потенциал: доктор Джейкобс обнаружил, что DMSO может легко и безболезненно проникать в ткани тела — это позволяет быстро и без повреждения кожи вводить различные препараты.

Его собственные лечебные свойства снимают боль при растяжении связок или, например, воспалении суставов при артрите, также DMSO может использоваться для борьбы с грибковыми инфекциями.

К сожалению, когда его медицинские свойства были открыты, производство в промышленных масштабах уже давно было налажено, и его широкая доступность не позволяла фармацевтическим компаниям получать прибыль. Кроме того у DMSO есть неожиданный побочный эффект — запах изо рта использовавшего его человека, напоминающий чеснок, поэтому он используется в основном в ветеринарии.

Некоторые вещи, такие как волокна с памятью или пуленепробиваемая пленка, кажутся невозможными. Однако ученые работают над ними и вполне успешно. Рассказываем о десяти материалах будущего и о трендах в material science

Material science — это наука, которая изучает материалы. Ученые ищут способы улучшить существующие материалы или разработать новые, исследуют их свойства и структуру. Открытия нередко поражают воображение даже самых преданных любителей фантастики.

Ученые Пермского и Томского политехнических университетов совместно разработали сверхпрочный литой стеклокристаллический материал. В его основе — оксиды кремния, магния, алюминия, титана и марганца. При взрыве новый материал распределяет энергию по всей своей площади, поэтому он более устойчив к внешнему воздействию и высокой температуре. Схожие материалы, напротив, принимают удар в одной точке и из-за этого разрушаются. Ученые утверждают, что изделия из литого стеклокристаллического материала прослужат в 15 раз дольше, чем изготовленные из металла.

Структура литого стеклокристаллического материала (Фото: пресс-служба Пермского национального исследовательского политехнического университета)

У российского изобретения есть аналоги, но они содержат вредные и недешевые в производстве вещества. Для изготовления литого стеклокристаллического материала не требуются дефицитные, дорогостоящие и токсичные вещества. Из него можно делать ударопрочные корпуса для автомобилей и железнодорожного транспорта, а также тротуарную плитку, бордюры, фонтаны, украшения для фасадов.

Сплав для новых систем охлаждения

Новый материал продлевает срок службы бытовой техники, электромобилей. В США, странах Евросоюза, Корее и Китае ученые запатентовали не только сплав, но и радиатор на его основе.

Иван Круглов, заведующий лабораторией компьютерного дизайна материалов в МФТИ:

Композит с возможностью регенерации

В научно-исследовательском институте космических и авиационных материалов (НИИКАМ) в городе Переславль-Залесский разработали новый композитный материал аристид. Он в десять раз легче промышленного алюминия и по прочности превосходит титан. Тонкая 3-миллиметровая пластина выдерживает выстрел в упор из пистолета среднего калибра. При этом повреждения от пули остаются только на поверхности материала. Аристид обладает свойством регенерации и самостоятельно восстанавливает небольшие повреждения. А еще он жаропрочный и переносит температуру до 1300 ℃. Для сравнения: огонь в камине разгорается максимум до 1200 ℃.

Разработчики утверждают, что аристид может заменить композитные материалы, которые используют при изготовлении деталей для космических кораблей, спутников, авиатехники. Также его можно применять в автомобильной промышленности, строительстве, производстве протезов и кардиостимуляторов.

Волокно для одежды со встроенной нейросетью

В Массачусетском технологическом университете (США) разработали первое в мире цифровое волокно — тонкую и гибкую нить, которая вшивается в любую ткань. Благодаря встроенной нейронной сети разработка умеет распознавать, хранить и анализировать информацию. Например, определять, какой физической активностью занят человек. Это доказали в ходе эксперимента: мужчина сидел, ходил и бегал в одежде с цифровым волокном, а в это время датчики анализировали изменения температуры тела и передавали данные на компьютер. Разработка смогла с точностью до 96% определить, какое действие выполняет человек. Принцип работы новинки можно сравнить со смарт-часами, которые знают, что вы начали движение, с какой скоростью идете и сколько сделали шагов.

В планах ученых — изготавливать вещи с цифровым волокном для массового потребления. Такая одежда не чувствуется на теле, а стирать ее можно до десяти раз. Пока человек носит изделие, оно измеряет пульс, температуру. Разработчики утверждают, что в перспективе технология может хранить в одежде и музыку, ведь они уже смогли записать на волокно 30-секундное аудио весом 0,48 мегабайта.

Бесконечно перерабатываемый пластик

Новый пластик легко разрушается, когда его помещают в специальный раствор (Фото: Питер Кристенсен / Berkeley Lab)

Полидикетоенамин может заменить пластмассу, которую используют в производстве бытовых предметов, машин, изделий для строительства и медицины. По планам ученых новый материал поможет очистить окружающую среду от мусора.

Канадская компания HyperStealth Biotechnology разработала технологию квантовой невидимости. Сквозь новый материал, как через стекло, видно почти все, что располагается за ним. Однако лучи света, попадая в микроскопические линзы, рассеиваются, и всё, что находится на определенном расстоянии позади материала — будь то люди или предметы, становятся неразличимыми. Материал похож на тонкий пластик, но его точные характеристики компания пока не раскрывает.

Разработчики запатентовали 13 видов материала разной формы и назначения. Одни могут скрывать человека, другие — здания, третьи — транспорт, космическую и военную технику, корабли. На основе нового материала получится создавать камуфляж для военных и полиции, а в будущем — и для массового потребления.

Пленка для очков вместо приборов ночного видения

Ученые из Австралийского национального университета разработали сверхтонкую пленку, которая состоит из микроскопических кристаллов и делает инфракрасное излучение видимым для человеческого глаза. Материал недорогой и простой в изготовлении.

Очки со сверхтонкой пленкой ночного видения (Фото: Джейми Кидстон / Австралийский национальный университет)

Планируется, что разработку будут применять в службах безопасности и вооруженных силах. Сейчас там используют громоздкие приспособления для ночного видения, которые могут вызывать боли в шее. Новая сверхтонкая пленка крепится на обычные очки — она удобнее и облегчает работу в темноте. В будущем возможно массовое использование новинки: например, пленка пригодится для управления машиной в плохо освещенных местах.

Металл против болгарки и дрели

Немецкие физики создали материал Proteus, который невозможно разрезать. Он прочнее стали и в семь раз легче нее. При разработке ученые вдохновлялись природой — раковиной морских улиток и кожурой грейпфрутов. Оказалось, что их структура состоит из переплетений мягких и плотных элементов. Физики повторили этот принцип в своей разработке и получили материал, который похож на желе и заполнен множеством твердых керамических кусочков.

Ученые предполагают, что изобретение будут использовать для изготовления сейфов и защитного снаряжении против холодного оружия и для работы с режущими инструментами. Ведь если попробовать разрезать Proteus болгаркой или дрелью, то он разрушит диск и сверло. Так получается, потому что материал вызывает боковые вибрации внутри режущих граней. В эксперименте блок толщиной 4 см за минуту привел в негодность диск болгарки.

Звукоизолятор, способный сделать самолеты тихими

Разработку планируют использовать в авиатехнике: она очень легкая и способна снизить уровень шума двигателей самолета. По словам ученых, авиалайнеры могут стать почти такими же тихими, как новые автомобили. Пока что материал плохо рассеивает тепло, поэтому есть риск перегрева. Ученые проводят дополнительные исследования, чтобы решить эту проблему. Также специалисты хотят найти и другие полезные свойства. Например, огнестойкость или способность защищать от электромагнитных волн.

Золото со свойствами пластмассы

Изобретение поможет уменьшить вес корпуса часов, также его предполагают использовать в производстве ювелирных украшений, электронике, атомной и химической промышленности. По желанию заказчика у модифицированного золота можно менять плотность, мягкость и цвет.

Куда движется material science

Иван Круглов, заведующий лабораторией компьютерного дизайна материалов в МФТИ:

«Раньше ученым приходилось методом проб и ошибок разрабатывать новые материалы и изучать их свойства. При этом все ограничивалось профессионализмом специалиста. То есть если он не знает про устойчивость медных проводов к вибрациям, то не поймет, что их можно использовать в транспорте. Такой подход называется экспериментальным.

В 2021 году набирает популярность другой подход — компьютерные методы. Это значит, что специальные программы ищут новые материалы и предсказывают, например, как поведет себя сплав при высокой температуре или насколько прочным будет новый вид пластика. Чаще всего этот способ используют для поиска сверхпроводников (они при низкой температуре теряют электрическое сопротивление) и термоэлектриков (веществ, которые образуют электроток при разности температур). Благодаря технологиям удалось ускорить процесс поиска различных материалов, а значит и в других производственных и научных сферах ожидается более быстрое развитие.

В российской сфере material science делают упор на разработку:

новых сверхтвердых материалов;
составов сталей с улучшенными свойствами;
полимерных композиционных веществ, то есть тех, которые состоят из нескольких компонентов;
конструкционных и функциональных материалов — это детали машин, элементы сооружений и другие изделия, которые несут силовую нагрузку.

Читайте также: