Инженеры уже давно занимаются созданием новых материалов со свойствами, которые достойны самого смелого воображения писателей-фантастов. В своих лабораториях они используют нанотехнологии, модифицируя молекулы материи и манипулируя ими. О светящемся цементе, плавающем золоте и иных изобретениях экспертов читайте ниже.
Плавающее золото
Хотя это изображение может выглядеть как фотомонтаж, правда в том, что здесь нет уловки. То, что плавает в чашке поверх пены для капучино, - это не что иное, как кусок 20-каратного золота, точнее, золотая пена, революционный материал, который в тысячу раз легче золотого металла.
С химической точки зрения вещество называется аэрогелем, состоящим из 98 % воздуха и всего 2 % твердого вещества. Ученые предложили использовать его в часовом и ювелирном деле, но в более общем плане развивающаяся область аэрогелей из благородных металлов обещает интересные применения в катализе, электронике и производстве биосенсоров.
Сверхпрочный материал
И Q, создатель гаджетов и изобретений для известного шпиона 007, и дизайнеры костюмов супергероев захотят заполучить кусок сверхпрочного материала, который создали инженеры из университетов Калифорнии и Риверсайда (США). Этот материал имитирует креветку-богомола, животное с самым сильным и самым ударопрочным оружием, известным человеку.
Этот индо-тихоокеанский рачок может разбить раковину улитки или стеклянную стену аквариума всего одним ударом своих передних лапок. Их сила обусловлена структурой в виде елочки, которая может быть использована для создания нового поколения брони и автомобилей, не поддающихся разрушению.
Плащ-невидимка
Плащ-невидимку, который делает 3D-объекты исчезающими из поля зрения, кажется, нереально изготовить. Однако ученые из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли (США) работают над тем, чтобы сделать это возможным. Для них магия заключается в золотых наноантеннах, из которых они создают тонкую мембрану толщиной 80 нанометров.
Этот плащ, помещенный на микроскопический объект, перенаправляет световые волны определенной длины в волны красного цвета. В итоге выпуклости объекта исчезают в свете этого цвета. Хотя этот материал еще не работает с более крупными объектами или более широким диапазоном цветов, исследователи не теряют надежды.
Противоречивый материал
Жесткий и гибкий больше не могут быть антонимами, по крайней мере, в области материаловедения. Эти два свойства, на первый взгляд несовместимые и противоположные, соединились в удивительной металлической пене, созданной Робом Шефердом, исследователем из Корнельского университета (США). Работая с силиконовой пеной и сплавом индия, олова и висмута, Шеферд и его команда создали жесткий металлоподобный материал, который при нагревании до 62 °C может менять форму и становиться пластичным и гибким, как резина.
Светящийся цемент
Что, если бы вечером, когда наступают сумерки, бетонные конструкции могли бы излучать собственное свечение? Это не утопическая идея, а, скорее, детище Хосе Карлоса Рубио из Мичоаканского университета Святого Николая Идальго (UMSNH) в Мексике. Исследователь потратил 9 лет на изменение микроструктуры цемента, чтобы получить фосфоресцирующий материал, который поглощает солнечную энергию днем и возвращает ее ночью. Более того, он сохраняет свои свойства в течение 100 лет. Этот материал уже проходит испытания в дорожных покрытиях и вывесках, излучающих свет без потребления электроэнергии.
Самый легкий материал
Может ли одуванчик выдержать вес компьютерного чипа? Только в том случае, если этот чип будет сделан из сверхлегких металлических микрорешеток, созданных в Калифорнийском университете. Команда под руководством Тобиаса Шедлера разработала чрезвычайно легкий металлический состав, который на 99,99 % состоит из воздуха. 0,01 % твердого материала (никель и фосфор) были обработаны в наномасштабе, чтобы сплести своего рода решетку из взаимосвязанных полых трубок, стенки которых имеют толщину всего 100 нанометров. И все же, несмотря на свою легкость, новый металл прочен, выдерживает термическое напряжение, вибрацию и высокое давление, а также удары током.
Водный суперклей
Представьте себе клей такой силы, как соединение между хрящом и костью в вашем скелете, состоящее на 90 % из воды. Вот насколько силен прозрачный и очень гибкий адгезивный гидрогель, разработанный инженерами Массачусетского технологического института (MIT) в США. Поскольку он биосовместим, его можно использовать не только на кораблях и подводных лодках, но и для изготовления катетеров, датчиков и биомедицинских имплантов.
Прозрачное дерево
Окна из стекла могут в скором времени исчезнуть, если оригинальный материал, созданный шведом Ларсом Берглундом, - прозрачное дерево - окажется удачным. Согласно статье в журнале Biomacromolecules, для достижения этой цели Берглунд сначала удалил из древесины лигнин, компонент клеточной стенки растений, обеспечивающий непрозрачность. Затем он обработал древесину в наномасштабе, чтобы пропитать поры прозрачным полимером. Оптические свойства полимера и древесины без лигнина слились воедино, и ученый получил прозрачную древесину, прочную, долговечную, недорогую, изготовленную из возобновляемых источников и кристаллическую.
Самый черный цвет
В 2014 году британская компания Surrey NanoSystems представила Vantablack, материал из углеродных нанотрубок, который поглощает 99,965 % видимого света. Но хотя Vantablack, созданный для военных и космических применений, был занесен в Книгу рекордов Гиннеса, и BMW даже покрасила им один из своих автомобилей, титул самого черного цвета был недолговечным; в 2019 году исследователи из Массачусетского технологического института случайно создали еще один материал. Этот материал в 10 раз чернее прежнего, поглощает до 99,995 % света. При помощи него экспертам удалось скрыть алмаз стоимостью 2 млн долларов, самый яркий материал на Земле.
Живые материалы
Все вышеперечисленные материалы объединяет то, что они инертны и тот факт, что некоторые из них когда-то были живыми, например, дерево. Ученые продолжают изыскания в области живых материалов, пытаясь объединить полимеры с живыми клетками или используя генетически модифицированные живые клетки для создания самих материалов. Другой подход, впервые предложенный исследователями из Корнельского университета, заключается в применении биомолекул, таких как ДНК, для создания материалов, которые на самом деле не являются живыми. Из этого сырья планируется создавать органических роботов, стирающих границу между живым и неживым.
