Домой Статьи Нанотехнологии в хозяйстве

Нанотехнологии в хозяйстве

236
0

Мы как-то привыкли терзать ученых претензиями по ПОВОД) наших готовых технофантазий, Мол, где моя летающая одежда, а?! Сколько еще ждать гибкого телевизора? Куда делк деньги на машину-невидимку? За всем этим негодованием мы забываем, что техника будущего начинается с материалов будущего. И тут науке как раз есть чем тебя порадовать! Встречай аэротканетрубкомеры!

Нанотрубки

Нанотехнологии прочно ассоциируются с мега-распилом бюджета только в нашей стране. В остальном мире это действительно новое и очень перспективное направление изысканий. Взять, например графит. Знакомая тебе разновидность – грифель карандаша – может оставлять следы на бумаге потому, что состоит из слабо связанных между собой слоев. Хотя тебе карандашные каракули кажутся плоскими, на самом деле это комочки графита. И их можно разделить на слои толщиной в один атом. Если нарисовать схему слоя, выйдет нечто вроде пчелиных сот: шестигранники, в углах которых атомы углерода, а стороны образуются атомарными связями. Такой одиночный слой ученые называют графеном. И тут-то начинается самое интересное.

Если научиться нарезать графит на графен, а потом сворачивать «ломтики» в трубки, то из таких трубок можно будет создавать материалы с удивительными свойствами. Представь, например трос толщиной в человеческий волос (0,05 мм), скрученный из нанотрубок, – он будет в десятки раз прочнее стального и выдержит много-много центнеров груза. Зимой этого года японская компания «Обаяси» заявила, что планирует создать космический лифт на графеновом тросе к 2050 году. И вообще не факт, что в будущем мы что-то будем делать из металлов: его могут полностью вытеснить композиты. И это будет не ломкая дрянь, из которой сегодня делают лыжи и ракетки, а материал попрочнее кевлара.

Хотим мы того или нет, но каждому из нас может понадобиться ремонт сотовых телефонов и в этой ситуации, важно доверить работу высококвалифицированным специалистам, которыми безусловно являются сотрудники компании vseispravim.ru. Поэтому, если вам нужен срочный ремонт мобильного телефона и вы решили обратиться в студию ремонта «Все исправим», тогда посетите пожалуйста специальную страницу сайта компании – https://vseispravim.ru/remont-mobilnyx-telefonov-v-novosibirske/ и ознакомьтесь с примерными ценами на услуги ремонта сотовых телефонов, а так же с возможными причинами их выхода из строя.

Но главное – нанотрубки могут по сигналу менять свою проводимость, превращаясь из полупроводника в проводник и сверхпроводник. Когда-нибудь из них можно будет конструировать небывало компактные микросхемы (представь себе компьютер в пряжке ремня). Пока графен изготовлять довольно муторно, а крутить трубки из него невозможно: нанометровых инструментов для подобных манипуляций нет. Однако такие трубки образуются сами собой, скажем, на угольных электродах при дуговом разряде. Пока из лабораторий выходят графеновые трубки длиной менее 1 мм, но со временем можно надеяться на достижение вполне народно-хозяйственных размеров.

Аэрографит, он же «твердый дым»

Немецкие ученые Райнер Аделунг и Арним Шухардт из Университета Киля придумали свою модификацию графита. «Твердым дымом» его назвали потому, что под микроскопом структура материала похожа на сигаретный дым. Еще он похож на дым по весу: кубический сантиметр аэрографита весит 200 мкг. Для примера: если бы кому-то пришло в голову изготовить из аэрографита макет слона (обычного такого слона, который в жизни весит порядка трех тонн), то вес такого макета составил бы всего 630 г – легче бутылки пива! На самом деле аэрографит, конечно, никакой не дым, а черный пластичный материал. Он как губка: его можно сжать, уменьшив объем на 95%, а он снова распрямится, приняв прежнюю форму. Вдобавок он еще и электричество хорошо проводит. Физически это сеть все тех же углеродных нанотрубок, выращенных на основе из паров цинка. Основа потом вытравливается, а наносеть из углерода остается. Зачем она такая нужна? Ну, во-первых, аэрографит -отличный утеплитель, им можно теплоизолировать даже самолеты и космические корабли. Но и в подкладке куртки он бы тебе ой как пригодился: одежда для прогулок при минус сорока будет весить как майка-безрукавка. Что уж говорить о ремонте… Вместо пухлого слоя минеральной ваты или пенополистерола – слой жидкого дыма под обоями. Какая экономия площадей! Во-вторых, из аэрографита можно делать электроды литий-ионных аккумуляторов нового поколения – суперлегких и компактных. Сегодняшние электромобили тратят массу энергии на перевозку самих себя: аккумуляторы в них жутко громоздкие, но, несмотря на это, быстро разряжаются. Аэрографитные же батарейки будут столь емкими (при небольших габаритах), что их можно будет ставить даже на небольшой самолет. А если еще его корпус сделать из графена!

Электроткань

Группа ученых из Гарвардского университета сумела создать искусственную биологическую ткань с внедренными в нее нанопроводниками. По сути, это заготовка для создания киборга: ткань живет, сокращается и при этом принимает-испускает электро-импульсы. Технология изготовления ткани тебе вряд ли будет интересна, разве что ты захочешь сам побаловаться. Короче, там на полимерной подложке надо вырастить трехмерную сеть углеродных проводников и полупроводников, а затем ее растворить, получив что-то вроде углеродной губки. Останется высеять в ячейки этой губки клетки живой мышечной ткани и «кормить» их, пока не вырастут. В общем, мороки много, но итог того стоит: из электроклеток можно будет делать не только протезы, но и экзокостюмы, способные срастаться с твоим собственным телом. Представь, что вместо жалких 70 кг ты будешь весить за сотню без всяких спортзалов! При этом внешняя мускулатура будет съемной и управляемой сигналами твоего же мозга.

Энергетический сорбент

Британская химическая компания D30 Lab под руководством Ричарда Палмера экспериментирует с необычным полимером. Вообще-то это монодисперсная субстанция, но, чтобы ты не решил, что мы умничаем, стоит написать «типа хлебного мякиша». Ее можно мять пальцами, но если ударить по d3o с размаху или запустить им в стену, то от удара вещество мгновенно твердеет, превращаясь в камень. В буквальном смысле его твердость в этот момент сопоставима с гранитом. Материал нетоксичен и сравнительно легок (легче воды). А еще он сохраняет свои свойства в интервале температур от -55 до +120 °С и допускает повторное использование. Это один из немногих материалов будущего, уже выпущенный в тираж: американские и канадские лыжники из олимпийских сборных носят наколенники из d3o. Прочие области применения, кроме защитных, пока туманны, но что точно будут делать из d3o, так это бронежилеты. Легкие и бесшовные – в зазор между пластинами пуля больше не заползет.

Гибкие солнечные батареи

Солнечные батареи сами по себе не новость. Однако пока они не получили широкого распространения. Как ни привлекательна идея получать дармовое электричество (особенно разорившись после покупки домика в Сочи), цена батарей большой площади кусается. Например их устанавливают всего 3% американцев: 20 тысяч долларов окупаются так долго, что часто успевает сдохнуть или ишак (сама батарея), или падишах. Даже в Германии, которая лидирует по использованию солнечной энергии, на нее приходится лишь 4,5% электродобычи. Но это сегодня, а завтра все может измениться к лучшему. Американские инженеры из Массачусетского технологического института придумали солнечную батарею на основе бумаги, причем использовать можно даже бульварную газетенку – толщина не важна. Процесс превращения макулатуры в высокотехнологичный прибор сводится к последовательному нанесению на нее пяти тончайших слоев органических активных веществ и полимерных электродов. Делается это все через трафарет, который можно вырезать из той же бумаги. На таких листах можно печатать текст и картинки, их можно многократно складывать и разворачивать, их можно покрывать лаком для использования под открытым небом… Представь: рекламные плакаты, которые днем накапливают энергию, а ночью используют ее для самоподсветки! Журналы, которые освещают киоск! КПД новых батарей пока всего 1%, зато и цена за квадратный метр почти как за «Спид-инфо».

Если новинка приживется, со временем стоимость добываемого от Солнца электричества будет не выше обычного, из розетки. Излишки, которые непременно образуются, можно будет пускать на электролиз водорода из воды, а это уже решит проблему дешевого и экологически чистого топлива. Подшивка журналов на даче сможет питать газонокосилку, обои – заряжать аккумуляторы в люстрах. Гелиос, Ярило или Ра могли бы брать за это деньги, но, к счастью, они, как всякие боги, похоже, не существуют.

Наноклей

Если аккуратно соединить 60 атомов углерода в кристалл, схема которого напоминает футбольный мяч, то получившееся вещество будет называться «фуллерен». Прочность его выше, чем даже у алмаза, а вес мал – казалось бы, пускай его на полупроводники или бижутерию! Ан нет! Находятся куда более интересные области применения. Например из фуллеренов создан наноклей, который клеит все и образует пленку шва толщиной всего в несколько молекул. При этом прочность соединения выше, чем у самих соединяемых материалов. То есть можно приклеить титан к стали – и клей останется самым надежным местом такой конструкции! Инженеры планируют склеивать наноклеем микрочипы в электронных системах, ну а в быту области его применения тебе известны, если ты хоть раз врезался пьяным в посудный шкаф.

Прозрачные алюминий и бетон

Привычные слова мы использовали для пущей простоты: и алюминий на самом деле не алюминий, и бетон не вполне… ну,ты понял. Но они правда прозрачные! По крайней мере, светопроницаемые.

Материал на основе оксида алюминия – это почти драгоценный камень: наночастицы спекаются при высокой температуре и, если разогреть печку правильно, получается прозрачная масса в три раза более прочная, чем сталь. В немецкой Лаборатории физики Фраунгофера после ряда экспериментов нужную температуру нашли и образцы алюминия будущего уже получили.

Пока материал, конечно, дорогой – около сотни долларов за кубический сантиметр. Но если удастся наладить его массовое производство, то цифру эту можно будет сократить в разы. Предполагается, что прозрачный алюминий подойдет для изготовления военной техники (военные любят заранее накладывать лапу на любую перспективную технологию, даже если тонкости ее применения туманны), долгожданных машин-невидимок и строительства модерновых небоскребов. Для контроля уровня масла в двигателе достаточно будет только посмотреть на него. А привычные окна в домах станут не особенно и нужны – зачем, если свет пропускают стены? Одна трудность: туалеты в домах придется особенно тщательно красить изнутри. Снаружи нельзя, непременно дырочку в краске проковыряют… Что касается нового бетона, то его зовут «литракон» – это вовсе не намек на то, что его создатели пили, а аббревиатура от «light-transmitting  concrete» (светопроводящий бетон). Придумал необычный строительный материал венгерский архитектор Арон Лосонци, создавший фирму для его промышленного производства. Как и чудо-алюминий, литракон пока чудовищно дорог: двадцать тысяч евро за кубометр. Так что строить из него может позволить себе разве что наше правительство (да и то лишь дачи для самих себя). Однако возможности нового материала настолько привлекательны, что даже по такой цене его будут покупать, уверен создатель. Прозрачный бетон создается путем добавления в исходный цемент 5% оптических волокон диаметром от 2 мкм до 2 мм. В результате за стеной толщиной в 20 см можно разглядеть силуэты предметов, а светопроводность сохраняется даже при толщине массива в 20 м. По всем остальным параметрам (несущим, теплоизоляционным свойствам, устойчивости к погодным явлениям) литракон аналогичен обычному конструкционному бетону, из него можно строить дома даже на Севере. Представь себе призрачный полупрозрачный город, встающий на горизонте в лучах восходящего солнца – красота! А для жильцов -экономия на оплате счетов за электричество. Даже в бомбоубежище будет светло без лампочек, а через многометровые бетонные стены можно будет любоваться, не подвергаясь особому риску, отдаленными вспышками атомных взрывов. Кстати, из материала уже отлили стены заводского здания BMW в Лейпциге. Съезди полюбуйся.