Die Menschen haben immer nach der Möglichkeit gesucht, Materialien von höchster Qualität und Funktionalität herzustellen. Denis Yushin, Autor des populären Wissenschafts- und Blog-Blogs Science & Future in Yandex.Den, spricht über Materialien, die die Welt verändern werden.

Graphen

Das vielversprechendste Material der Zukunft ist Graphen, eine zweidimensionale Modifikation von Kohlenstoff, die aus einem flachen Kristallgitter mit einer Dicke von einem Atom besteht. Das Graphenkristallgitter ist eine Ebene, die aus hexagonalen Zellen besteht.

Einerseits sind alle unglaublichen theoretischen Eigenschaften von Graphen durch die Tatsache begrenzt, dass Wissenschaftler aufgrund ihrer thermodynamischen Instabilität noch keinen idealen zweidimensionalen Film in freiem Zustand erhalten konnten. Graphen hat jedoch eine einzigartige elektrische Leitfähigkeit, was es zu einem hervorragenden Ersatz für Silizium macht.

Dadurch entstehen noch mehr elektronische Miniaturgeräte. Darüber hinaus ist Graphen ideal zum Speichern von Energie in Brennstoffzellen, zur Verwendung in der Optik, zur Schaffung flexibler Displays und sogar zum Reinigen von Flüssigkeiten, da ein Graphenfilm Wassermoleküle passiert und andere Substanzen einfängt.

Um die meisten einzigartigen Eigenschaften von Graphen nutzen zu können, ist es nicht erforderlich, es in perfekter Form aufzutragen. Wenn Defekte im Graphenfilm auftreten, können diese in Form von Nanoröhren vorliegen. Verbundwerkstoffe, Stromquellen, Neurocomputer-Schnittstellen und Bionik (z. B. künstliche Muskeln) - die Verwendung von Nanoröhren unterliegt praktisch keinen Einschränkungen.

Sogar der berüchtigte „Weltraumaufzug“ kann dank Kohlenstoffnanoröhren gebaut werden, da theoretisch eine einwandige Nanoröhre mit einer Länge von mehreren Kilometern einem Gewicht von bis zu einer Tonne pro Quadratmillimeter standhalten kann.

Vantabalck

Das britische Unternehmen Surrey Nanosystems hat ein Material entwickelt, das bis zu 99,965% des einfallenden Lichts absorbieren kann. Damit ist es das schwärzeste Material der Welt. Sein Name ist angemessen - Vantabalck.

Eine solch erstaunliche Eigenschaft erklärt sich aus der Tatsache, dass sie von Kohlenstoffnanoröhren gebildet wird, die so klein sind, dass Photonen einfach nicht zwischen ihnen hindurchtreten können.

Es scheint, wie kann das schwärzeste Material nützlich sein? Es verhindert Lichtstreuung, die in Teleskopen verwendet werden kann. Vantabalck kann die Qualität von Infrarotkameras erheblich verbessern. Es kann verwendet werden, um Wärmeschutzsysteme zu erstellen.

Die Fähigkeit eines Materials, verschiedene Strahlungen zu absorbieren, eröffnet die Aussicht, die leichtesten und haltbarsten Beschichtungen von Raumfahrzeugen herzustellen, die vor Strahlung schützen.

Es ist interessant, dass es den Spezialisten von Surrey Nanosystems verboten ist, die Aussichten des militärischen Einsatzes von Vantabalck mit Journalisten zu diskutieren, und sie beantworten die Kostenfrage so kurz wie möglich: "Es ist sehr teuer." Aber Vantablack im militärischen Bereich kann zumindest verwendet werden, um eine „Temperaturtarnung“ zu erzeugen.

Graphen Aerogel

In den letzten zehn Jahren widmeten Aerogels, die 1931 als Materialklasse entwickelt wurden, viel mehr Aufmerksamkeit. Auch hier konnte auf Kohlenstoff nicht verzichtet werden.Bereits 2011 wurde auf Basis von mehrschichtigen Kohlenstoffnanoröhren ein Aerogel mit einer Dichte von 4 mg / cm3 hergestellt. Fast jedes Jahr traten Aerogele mit geringerer Dichte auf, und heute ist das leichteste Material Graphen-Aerogel, dessen Dichte nur 0,16 mg / cm3 beträgt.

Überraschenderweise weist das von Spezialisten erhaltene Material eine extrem hohe Festigkeit und Elastizität auf. Nach der Komprimierung kehrt er schnell zum Formular zurück. In einer Sekunde kann es bis zu 68 Gramm organische Verbindungen aufnehmen. Gleichzeitig enthält Aerogel Substanzen, die bis zum 900-fachen ihres Eigengewichts nicht wasserlöslich sind.

So ist es im Falle einer Katastrophe, beispielsweise einer Ölpest, möglich, nicht nur alles von der Wasseroberfläche zu sammeln, sondern auch praktisch nichts zu verlieren, indem man es einfach aus einem Aerogel drückt.
Darüber hinaus kann Aerogel als Isoliermaterial, in Energiespeichersystemen zur Katalyse von Reaktionen und als Füllstoff für komplexe Verbundwerkstoffe eingesetzt werden.

Weidenglas

Jeder kennt stoßfestes Gorilla-Glas, aber was ist mit flexiblem Glas mit den gleichen Festigkeitseigenschaften? Lernen Sie Willow Glass kennen - mit einer Dicke von nur 100 Mikrometern (A4-Blechdicke) ist es auf Gorilla-Ebene resistent gegen mechanische Beschädigungen geblieben.

Die naheliegendste Anwendung für ihn ist die Schaffung flexibler Smartphones, aber diese Idee ist nicht so beliebt. Wir sprechen jedoch von einem flexiblen und sehr haltbaren Glas, sodass es keine Probleme mit seiner Verwendung geben wird. Die Entwicklungsfirma sagt, dass ihr Produkt in Zukunft weit verbreitet sein wird, um beispielsweise Beleuchtungsgeräte oder sogar Sonnenkollektoren herzustellen.

Absolut alles, was uns umgibt, besteht aus einer Vielzahl von Materialien, und wie es scheint, warum neue schaffen, wenn alles schon da ist? Die Antwort liegt auf der Hand: Wir müssen uns um die Umwelt kümmern, verstehen, dass die Ressourcen nicht unbegrenzt sind, den Ozean und neue Welten entwickeln und das Leben für alle auf der Erde verbessern. Neue Materialien sind immer neue Möglichkeiten zur Weiterentwicklung.