Tekstylia elektroniczne
Jeśli spotkamy się ponownie w 2020 roku, nasze ubrania najprawdopodobniej będą wykonane z tkanin elektronicznych. Po co nosić ze sobą tak wiele gadżetów, które tak łatwo można zgubić, skoro możemy po prostu nosić ze sobą komputery? Stworzymy ubrania, na powierzchni których wybrany przez nas film będzie stale wyświetlany (chyba że znudzi się nim do tego stopnia, że będziemy musieli go wyłączyć). Wyobraź sobie, jak by to było, gdybyś miał na sobie, powiedzmy, długi płaszcz przeciwdeszczowy z wyświetlaczem, który nieustannie pokazuje nocne niebo w czasie rzeczywistym. Przez „telefon” będzie można rozmawiać, po prostu wykonując gest ręką, który aktywuje elektronikę na klapie marynarki, a potem już tylko myśląc o tym, co chcielibyśmy powiedzieć (resztę przejmie specjalny interfejs). Możliwości tekstyliów elektronicznych są naprawdę nieograniczone.
Metale amorficzne
Metale amorficzne, zwane także szkłem metalicznym, składają się z cząsteczek metali o nieuporządkowanej strukturze atomowej. Mogą być dwa razy mocniejsze niż stal. Ze względu na swoją nieuporządkowaną strukturę są w stanie rozprowadzić wpływ energii zewnętrznej skuteczniej niż sieć krystaliczna metalu, który ma wrażliwe punkty. Metale amorficzne są wytwarzane przez ultraszybkie chłodzenie stopionych metali, zanim będą mogły ponownie dopasować się do ich wcześniejszych struktur krystalicznych.
Metale amorficzne mogą stać się następną generacją zbroi sprzętu wojskowego, zanim w połowie wieku zostaną zastąpione przez „diamentoidy”, nanomateriały, w których atomy węgla są ze sobą połączone w taki sam sposób, jak we fragmentach sieci krystalicznej diamentu. Z punktu widzenia ochrony środowiska metale amorficzne mają właściwości, które zwiększają sprawność sieci elektrycznych nawet o 40 procent, zapobiegając w ten sposób uwalnianiu tysięcy ton zanieczyszczeń do atmosfery.
Film promocyjny:
Sztuczne diamenty
Zaczynamy pokrywać coraz więcej sztucznie wyhodowanych diamentów metodą chemicznego osadzania z fazy gazowej, co zapowiada czas, w którym wszystkie części maszyn będą wykonane z tego materiału. Diament to idealny materiał konstrukcyjny: ma kolosalną wytrzymałość, ale jednocześnie jest lekki, wykonany jest z powszechnie dostępnego pierwiastka, jakim jest węgiel. Charakteryzuje się takimi właściwościami jak prawie maksymalne możliwe przewodnictwo cieplne i najwyższa ogniotrwałość spośród wszystkich materiałów. Wprowadzając minimalną ilość zanieczyszczeń, możesz otrzymać diament o niemal każdym możliwym kolorze. Wyobraź sobie samolot, w którym setki tysięcy ruchomych części wykonanych jest z idealnie oszlifowanych diamentów. Taka maszyna będzie równie potężna jak każdy nowoczesny myśliwiec,o ile obecny F-22 jest lepszy od Fokkera Dr. I wydanie z 1917 r.
Aerożele
Airgel zajmuje 15 stron Księgi Rekordów Guinnessa, więcej niż jakikolwiek istniejący materiał. Niektórzy nazywają to „zamarzniętym dymem”. Ten naprawdę niezrozumiały materiał powstaje w wyniku suszenia nadkrytycznego ciekłych żeli składających się z tlenków glinu, krzemu, chromu, cyny lub węgla. Jest pusta w 99,8%, co sprawia, że aerożel jest przezroczysty. To fantastyczny izolator: jeśli masz osłonę z aerożelu, możesz z łatwością uchronić się przed strumieniem ognia z miotacza ognia. Zatrzymuje zimno równie skutecznie, jak ciepło. Całkiem możliwe jest zbudowanie ciepłego domu na Księżycu z aerożelu. Aerożele mają niesamowitą powierzchnię ze względu na swoją wewnętrzną porowatą strukturę: kostka aerożelu o boku 2,5 cm ma całkowitą powierzchnię odpowiadającą boisku piłkarskiemu. Pomimo niskiej wytrzymałości aerożele są uważane za potencjalny składnik zbroi wojskowych ze względu na ich właściwości izolacyjne.
Nanorurki węglowe
Nanorurki węglowe to długie łańcuchy cząsteczek węgla połączonych ze sobą najsilniejszym możliwym wiązaniem chemicznym, wiązaniem sp2, które przewyższa nawet to, które łączy cząsteczki węgla w diamencie. Nanorurki węglowe mają wiele niesamowitych właściwości fizycznych, w tym tzw. Przewodnictwo balistyczne, co czyni je idealnymi do zastosowania w elektronice, oraz tak dużą wytrzymałość na rozciąganie, że są jedyną substancją, z której można zbudować windę kosmiczną. Siła właściwa nanorurek węglowych wynosi 48 000 kNm / kg i jest najwyższą spośród wszystkich znanych materiałów. Dla porównania stal wysokowęglowa ma współczynnik wytrzymałości 154 kNm / kg, co oznacza, że nanorurki węglowe są 300 razy mocniejsze. Można je wykorzystać do budowy kilkukilometrowych wież.
Metamateriały
Metamateriał to każdy materiał, którego właściwości determinują nie tyle właściwości jego elementów składowych, ile sztucznie utworzona struktura okresowa. Mogą być używane do tworzenia peleryny niewidzialności mikrofalowej, osłony niewidzialności 2D oraz materiałów o innych niezwykłych właściwościach optycznych. Masa perłowa uzyskała swój opalizujący kolor dzięki organicznym metamateriałom. Niektóre mają ujemny współczynnik załamania światła, właściwość optyczną, którą można wykorzystać do tworzenia „super soczewek” o rozdzielczości optycznej mniejszej niż długość fali promieniowania, które tworzy obraz! Ta technologia nazywana jest intraskopią podfalową. Metamateriały zostaną wykorzystane w urządzeniach optycznych z układem fazowanym,zdolne do tworzenia doskonałych hologramów na dwuwymiarowym wyświetlaczu. Te hologramy mogą być tak doskonałe, że osoba stojąca 15 centymetrów od ekranu i spoglądająca w dal przez lornetkę, nawet nie zauważy, że to hologram.
Metaliczna pianka
Metaliczna pianka jest tym, co otrzymujesz, gdy dodasz spieniający się materiał, proszek wodorku tytanu, do stopionego aluminium, a następnie ostygniesz. Rezultatem jest niezwykle mocna konstrukcja, a jednocześnie stosunkowo lekka ze względu na to, że zawiera 75-95% powietrza. Ze względu na niezwykle niską gęstość, pianki metalowe mają być wykorzystywane jako materiały budowlane w koloniach kosmicznych. Niektóre pianki metalowe są tak lekkie, że mogą unosić się na powierzchni wody, co czyni je idealnymi do budowania pływających miast, takich jak te opisane przez Marshalla Savage w jego słynnej książce The Millennium Project.
Nadstopy
Nadstop to termin używany w odniesieniu do metalu, który może funkcjonować w ekstremalnie wysokich temperaturach, do 1100 ° C. Są popularne jako materiał na przegrzane strefy turbin silników rakietowych. Są również wykorzystywane do wykonywania najnowocześniejszych konstrukcji oddychających, takich jak hipersoniczne samoloty odrzutowe. Lecąc po niebie na ponaddźwiękowym liniowcu, musimy pamiętać, że tę szansę zawdzięczamy superstopom.
Przezroczysty tlenek glinu
Przezroczysty korund (tlenek glinu) jest trzykrotnie mocniejszy niż stal, a mimo to przepuszcza światło. Ilość możliwych zastosowań tego materiału jest niesamowita. Wyobraź sobie drapacz chmur lub całe miasto, wykonane głównie z przezroczystej stali. Horyzont przyszłości może wyglądać zupełnie inaczej: nie będzie to monolit, ale skupisko punktów unoszące się w powietrzu (nieprzejrzyste pomieszczenia mieszkalne i inne). Gigantyczna stacja kosmiczna, zbudowana z przezroczystego tlenku glinu, może poruszać się po niskiej orbicie okołoziemskiej bez tworzenia nieprzyjemnej czarnej plamki, gdy przelatuje nad głowami ludzi. Nawiasem mówiąc, możesz wreszcie zrobić z niego prawdziwe przezroczyste miecze!
Sztucznie wyhodowane fulereny
Diamenty są oczywiście bardzo mocne, ale zagregowane nanorurki diamentowe (zwane amorficznym fulerenem) są nadal mocniejsze. Fuleren amorficzny ma izotermiczny moduł objętościowy 491 gigapaskali (GPa), który jest wyższy niż diamentu - 442 GPa. Na rysunku widać, że nanoskalowa struktura fullerenu nadaje mu piękny tęczowy wygląd. Fulereny mogą być znacznie silniejsze niż diamenty, ale jest to bardzo energochłonne. Po „epoce diamentu” z pewnością wejdziemy w „erę fulerenu”, a nasze technologie staną się jeszcze bardziej zaawansowane.