З чого будуть робити гаджети і речі?

З чого будуть робити гаджети і речі?

1. Силіцен (застосування – для супертонких гаджетів) – двовимірна одношарова алотропна форма силіцію, атоми якого утворюють гексагональну кристалічну решітку на зразок бджолиних стільників.

З часу відкриття графену було прийнято, що саме він в найближчому майбутньому змінить електронні технології. Це підтверджувалося величезною кількістю патентних заявок, що були подані технологічними компаніями на право його використання. Але в 2012 році в Німеччині синтезували схожий і більш перспективний матеріал – силіцен.

Графен – це шар завтовшки з атом вуглецю. Силіцен – такий же шар, але з атомів кремнію. Силіцен теж має відмінну провідність, що гарантує підвищення продуктивності при зменшених тепловитратах. Графен і силіцен мають багато схожих властивостей, але у силіцію є ряд незаперечних переваг. По-перше, він перевершує графен за структурною гнучкістю, його атоми можуть випирати з площини, що збільшує спектр його застосування. По-друге, він повністю сумісний з вже існуючою електронікою, в основі якої – кремній. Це означає, що на його впровадження буде потрібно набагато менше часу і грошей.

З чого будуть робити гаджети і речі?
Силіцен

2. Матеріали з грибів (застосування – для екологічного будівництва і виробництва меблів). Лідером виробництва будівельних, оздоблювальних і пакувальних матеріалів з грибів є молода компанія Ecovative, засновники якої знайшли золоту жилу в міцелії – вегетативному тілі гриба. З’ясувалося, що він володіє прекрасними цементуючими якостями.

З чого будуть робити гаджети і речі?
Матеріал з грибів

Хлопці з Ecovative змішують його з кукурудзяним і вівсяним лушпинням, надають суміші необхідної форми і витримують її в темряві кілька днів. За цей час грибний живильний орган переробляє їжу і пов’язує суміш в гомогенну масу, яку потім для міцності обпалюють в печі. В результаті цих нехитрих маніпуляцій виходить легкий, міцний, вогне- та вологостійкий екологічний матеріал, що зовні нагадує пінопласт.

На основі цієї технології в Ecovative вже зараз розробляють матеріал для бамперів, дверей і приладових панелей автомобілів Ford. До того ж налагоджено виробництво невеликих будинків Mushroom Tiny House, повністю створених на основі міцелію.

З чого будуть робити гаджети і речі?
Меблі з грибів

3. Аерогель (застосування – для теплоізоляції). Зазвичай гель складається з рідини з високомолекулярними і низькомолекулярними речовинами. Наявність тривимірного полімерного каркаса (сітки) надає гелю механічних властивостей твердих тіл (відсутність плинності, здатність зберігати форму, міцність і здатність до деформації, пластичність і пружність).

В аерогелю рідина після висушування до критичної температури замінюється газом, в результаті утворюється речовина з рекордно низькою щільністю і теплопровідністю. Аерогель на основі графену – легкий матеріал. 98,2% його обсягу становить повітря, але цей матеріал має величезну міцність і витримує навантаження в 2 000 разів більше власної ваги.

З чого будуть робити гаджети і речі?
Структура аерогелю

На сьогодні аерогель мало не найкращий теплоізолятор, застосовуваний як в скафандрах NASA, так і в куртках для альпіністів товщиною всього 4 мм. Ще одна його дивовижна властивість – здатність абсорбувати речовини в 900 разів більше власної ваги. Всього 3,5 кг аерогелю можуть абсорбувати тонну нафти, що розлилася. Завдяки його еластичності і термічній стійкості абсорбована рідина потім може бути видавлена, як з губки, а залишок просто випалений або видалений випаровуванням.

З чого будуть робити гаджети і речі?
Аерогель

4. Рідкий метал (застосування – для лікування раку). Феррофлюїд – рідкий матеріал, який здатний змінювати свою форму під впливом магнітного поля. Цією властивістю він зобов’язаний тим, що в ньому містяться мікрочастинки магнетита або інших залізовмісних мінералів. Коли до них підносять магніт, вони притягуються до нього і штовхають разом з собою молекули рідини.

Феррофлюїд – найдоступніший з усіх представлених матеріалів: його можна купити в Інтернеті або навіть зробити самостійно. Феррофлюїди по теплоємності і теплопровідності перевершують всі мастильно-охолоджувальні матеріали. Зараз їх використовують в якості рідкого ущільнювача навколо обертових осей жорстких дисків і в якості робочої рідини в поршнях гідравлічної підвіски.

В найближчому майбутньому NASA планує використовувати феррофлюїди в дзеркалах телескопів для того, щоб ті вміли підлаштуватися під атмосферну турбулентність. Плюс магнітна рідина повинна стати в нагоді при лікуванні раку. Її можна змішувати з протипухлинними препаратами і за допомогою магніту точно вводити ліки в уражену ділянку, не шкодячи навколишнім клітинам.

З чого будуть робити гаджети і речі?
Рідкий метал

5. Самовідновлювальні матеріали (застосування – для довгого життя речей). Самовідновлювальні матеріали винаходять в різних областях: будівництві, медицині, електроніці. Серед найцікавіших розробок – захищений від фізичних ушкоджень комп’ютер.

Інженер Ненсі Соттос придумала забезпечити дроти мікроскопічними капсулами з рідким металом. При розриві капсула розбивається і заповнює тріщину за секунди. Мікробіолог Хенк Джонкерс схожим способом продовжує термін служби доріг і будівель, підмішуючи в цемент спори бактерій і поживні речовини для них. Як тільки в цементі з’являється тріщина і в неї потрапляє вода, бактерії пробуджуються від сну і починають переробляти корм в міцний карбонат кальцію, який заповнює тріщини.

Нововведення торкнулося і текстильної промисловості. Американський учений Марек Урбан створив міцний матеріал, який може самостійно закладати отримані ушкодження. Для цього на тканину необхідно направити концентрований промінь ультрафіолету.

З чого будуть робити гаджети і речі?
Самовідновлювальні матеріали

6. Клейтроніка (застосування – для виробництва речей, які на вимогу здатні міняти форму). В найближчому майбутньому матерія програмованим чином зможе змінювати свою форму, щільність, структуру та інші фізичні властивості. Для цього необхідне створення матеріалу, якому притаманна здатність обробки інформації. На практиці це виглядатиме так: столик з IKEA буде збиратися сам, як тільки його розпакують, а виделка при необхідності легко перетвориться в ложку.

Уже зараз в MIT створюють предмети, які можуть міняти форму. Для цього надтонкі електронні плати з’єднуються з запам’ятовуючими форму сплавами – металами, міняють конфігурацію під впливом тепла або магнітного поля. Плати виділяють тепло в заданих точках, в результаті чого об’єкт збирається в задуману вченими структуру. Так з плоских металевих листів вдалося зібрати робота-комаху.

Сьогодні вже важливим напрямком програмованої матерії є клейтроніка, що займається розробкою нанороботів, які можуть вступати в контакт один з одним і створювати 3-D об’єкти, з якими може взаємодіяти користувач. Клейтроніка зможе запропонувати «паріо» – реалістичне відчуття зв’язності на великих відстанях. Завдяки йому можна буде почути, побачити і помацати щось, розташоване на іншому кінці світу.

З чого будуть робити гаджети і речі?
Клейтроніка

7. Бактеріальна целюлоза (застосування – для екологічного виробництва одягу). Сьюзан Лі заснувала компанію BioCouture в 2003 році для того, щоб просувати ідеї біодизайну в світі моди. Вона навчилася вирощувати тканини для виробництва одягу у своїй власній ванній, маючи під рукою тільки дріжджі, бактерії і підсолоджений зелений чай.

Якщо весь цей компот залишити бродити на кілька тижнів, виходить бактеріальна целюлоза – міцний матеріал, який нагадує напівпрозору шкіру. Поки матеріал вологий, йому можна надати будь-якої тривимірної форми.

З чого будуть робити гаджети і речі?
Бактеріальна целюлоза

Щоб речі не нагадували за кольором чайний гриб, Сьюзан додає в нього натуральні барвники, наприклад, індиго, що володіє протимікробними властивостями. Головний плюс такого одягу в тому, що матеріал для його виготовлення можна брати з відходів підприємств харчової промисловості.

Бактеріальна целюлоза може знадобитися не тільки у виробництві біоодежі, її також планують використовувати для створення кровоносних судин і для заміни кісткової тканини, але вже сьогодні застосовують для загоєння ран.

З чого будуть робити гаджети і речі?
Одежа з бактеріальної целюлози

8. Суперфуд з біопринтера (застосування – для виробництва корисної їжі на дому). Дослідниця Марін Савва зуміла створити настільний біореактор для виробництва вегетаріанської їжі. Цей 3D-біопринтер в якості «чорнила» використовує різні поживні речовини, що містяться в мікроводоростях. Пристрій одержав назву Algaerium, від слова algae, що означає «водорість».

В основі «домашньої харчової ферми» лежить принцип струменевого друку. Пристрій дозволяє комбінувати поживні речовини, що містяться в різних видах мікроводоростей, і створювати продукти харчування в залежності від потреби людини.

Мікроводорості Chlorella, Spirulina і Haematococcus – це не просто їжа, а багатий вітамінами і мінералами «Суперфуд», який може забезпечити повноцінний здоровий раціон харчування. М’ясо з домашніх біореакторів теж вже на підході. Процес виробництва м’яса в пробірці включає в себе отримання м’язових клітин тварин і застосування білка, який дозволить клітинам виростати в великі шматки м’яса. Для цього біологічна матриця колагену засівається м’язовими клітинами, які потім заливаються живильним розчином, що змушує їх розмножуватися. В серпні 2013 року був представлений перший гамбургер, який містить 140 грамів штучно культивованого м’яса. Кажуть, не дуже смачний.

З чого будуть робити гаджети і речі?
Суперфуд з біопринтера

9. Метаматеріал (застосування – для виробництва речей-невидимок). Властивості метаматеріалів обумовлені штучно створеною структурою, яку вони відтворюють. Розробники при синтезуванні метаматеріалів мають можливість вибору розміру структур, їх форми та інших параметрів, в результаті чого можна отримати характеристики, що не зустрічаються в природі.

У 2000 році дослідник Девід Сміт виготовив метаматеріал з негативним показником заломлення. Поведінка світла в ньому виявилася настільки дивною, що теоретикам довелося переписати книги по електромагнітним властивостям речовин.

Зараз експериментатори використовують властивості метаматеріалів для створення суперлінзи, що дозволяє одержувати зображення з деталями менше довжини хвилі використовуваного світла. З їх допомогою можна було б робити мікросхеми з наноскопічних елементів і записувати на оптичні диски величезні обсяги інформації.

З чого будуть робити гаджети і речі?
Мантія-невидимка

Метаматеріали мають негативний показник заломлення, тому вони ідеальні для маскування об’єктів. Наноструктури, що додають матеріалу негативний коефіцієнт заломлення, викривляють світлові хвилі, пустивши їх по контуру предмета, що робить його невидимим. Вченим вдалося втілити принцип в реальність, але успіхи поки що обмежуються мікрохвильовим діапазоном.

З чого будуть робити гаджети і речі?
Метаматеріал

10. Папір з каменю (застосування – для екологічного виробництва паперу). Кам’яний папір придумала компанія Ogami. Зовні він мало чим відрізняється від звичайного. Замість дерева і полімерів його виробляють з нетоксичної смоли і карбонату кальцію, які зустрічаються в природі у вигляді мінералів кальциту, вапняку, мармуру. Ці компоненти легко отримати з кам’яних кар’єрів і навіть відходів будівництва.

Для виробництва паперу мінерал подрібнюють до стану порошку. Виробничий процес не вимагає витрати води, застосування хлору, кислот і нафтових продуктів, які і роблять відходи традиційного паперово-целюлозного виробництва отруйними.

Хоча за фактурою кам’яний папір майже нічим не відрізняється від дерев’яного, у нього є ряд чудових додаткових властивостей. Він не боїться води, його складніше порвати, можна багаторазово використовувати, оскільки стираючи написане, не погіршуєте його структуру. На кам’яному папері вже була надрукована перша книга на тайванському – «Little Pig Looks for Rain».

З чого будуть робити гаджети і речі?
Папір з каменю

Залишити відповідь