Material der Zukunft ist nicht nur ein Schlagwort, es ist ein spannendes Feld mit Entwicklungen, die große Innovationen für alles vom Baustoff bis zur Kleidung hervorbringen könnten. In diesem Artikel schauen wir uns 9 interessante Materialien an, die in unseremlebt. Diese Liste ist bei weitem nicht erschöpfend und in keiner bestimmten Reihenfolge.
Fühlen Sie sich frei, Vorschläge, die Sie gerne sehen möchten, im Kommentarbereich hinzuzufügen.
Aerogel
Aerogel ist ziemlich erstaunliches Zeug und hält tatsächlich Rekorde in der Guinness-Buch der Rekorde. Es wird manchmal auch als "gefrorener Rauch" bezeichnet. Dieses Material besteht aus überkritischen getrockneten flüssigen Gelen aus Aluminiumoxid, Chromoxid, Zinnoxid oder Kohlenstoff. Aerogel besteht zu 99,8% aus leerem Raum, was es halbtransparent macht. Ok, ich weißdie meisten dinge sind eigentlich leerer raum auf atomarer ebene, aber du weißt was ich meine: Aerogel ist ein großartiger Isolator, man kann zum Beispiel Buntstifte auf ein Stück Aerogel legen und von unten mit einer Lötlampe erhitzen, weißt du was,sie werden nicht schmelzen!
Dieses Material hat eine unglaubliche Oberfläche innerhalb seiner inneren fraktalen Strukturen. Ein Würfel mit einer Größe von 2,54 cm dieses Materials hat eine äquivalente innere Oberfläche eines ganzen Fußballfeldes. Mit seiner sehr geringen Dichte kann Aerogel in zukünftigen militärischen Rüstungen verwendet werdenaufgrund seiner isolierenden Eigenschaften: Graphen-Aerogel beispielsweise hat eine geringere Dichte als Helium und ist nur doppelt so groß wie Wasserstoff bei 0,16 mg/cm3.
[Bildquelle: JovanCormac über Wikimedia Commons]
Künstliche Spinnenseide
Spinnenseide ist buchstäblich ein NaturproduktWundermaterial,aber es erwies sich als schwierig zu synthetisieren. Viele Institutionen haben an dem Problem gearbeitet, aber ein japanisches Startup rief anSpiber könnte es durchaus geknackt haben. Sie haben es geschafft, das Gen zu entschlüsseln, das in Spinnen für die Fibroinproduktion verantwortlich ist. Dieses Schlüsselprotein wird verwendet, um die superstarken Seidenstränge herzustellen.
Nachdem das Unternehmen die Schlüsselkomponente geknackt hat, hat das Unternehmen biotechnologische Bakterien entwickelt, die seine Massenproduktion ermöglichen. Sie können sogar innerhalb von 10 Tagen eine neue Art von Seide herstellen, vom Konzept bis zum Endprodukt. Die Bakterien werden mit Zucker und Salz gefüttertund andere Mikronährstoffe, um im Gegenzug Seidenprotein zu produzieren. Scheint ein fairer Handel zu sein. Dieses Protein wird dann zu einem feinen Pulver verarbeitet, gesponnen und zu Fasern, Verbundstoffen und tatsächlich zu allem verarbeitet. Ein einziges Gramm Fibroin kann produzieren 9 km aus Seide!
Kohlenstoff-Nanoröhren
Kohlenstoff-Nanoröhren sind lange Kohlenstoffketten, die mit sp2-Bindungen zusammengehalten werden, die stärker sind als die sp3-Bindungen in Diamanten! Diese bemerkenswerten Strukturen haben unzählige erstaunliche Eigenschaften. Dazu gehört der ballistische Elektronentransport, ideal für die Elektronik, da die sehr hohe Zugfestigkeit sie zu einemKandidaten für potenzielle Anwendungen wie Weltraumaufzüge.
Kohlenstoff-Nanoröhren haben spezifische Stärken von bis zu 48.000 kN.m/kg, stärker als die meisten anderen bekannten Materialien. Kohlenstoffstahl zum Beispiel ist 154 kN.m/kg. Nanoröhren sind also etwa 300-mal stärker als Stahl! Aus einem solchen Material könnte man unglaublich hohe Türme bauen, vielleicht kilometerhoch.
Metamaterialien
Diese Materialien sind alles, was ihre Eigenschaften eher aus ihrer Struktur als aus ihrer Zusammensetzung bezieht. Sie wurden verwendet, um Mikrowellen-"Unsichtbarkeitsumhänge", 2D-Unsichtbarkeitsumhänge und andere Materialien mit ungewöhnlichen optischen Eigenschaften herzustellen. Perlmutt ist zum Beispiel ein Beispiel für ein natürlich vorkommendes Metamaterial, das ihm seine schöne Regenbogenfarbe verleiht. Einige Metamaterialien haben sogar negative Brechungsindizes. Dies könnte es ermöglichen, "Superlinsen" zu erzeugen, die Merkmale auflösen, die kleiner als die Wellenlänge von . sindLicht! Eine Technologie namens Subwavelength Imaging, ein einfacher selbsterklärender Begriff, das gefällt uns.
Metamaterialien könnten in Phased-Array-Optiken verwendet werden, die perfekte Hologramme auf einem 2D-Display darstellen würden. Ziemlich ordentlich.
Amorphes Metall
Amorphe Metalle oder metallische Gläser sind grundsätzlich Metalle mit einer ungeordneten Atomstruktur. Sie können bis zu doppelt so stark wie Stahl sein. Aufgrund ihrer Struktur können sie Aufprallenergie sehr effektiv verteilen, noch besser als Metallkristalle. DieseMaterialien werden durch schnelles Abkühlen von geschmolzenem Metall gebildet, bevor es Zeit hatte, seine Kristallstruktur auszurichten.
Sie könnten vom Militär für die verwendet werdennächste Generation der Rüstung werden aber derzeit für panzerbrechende Munition verwendet. Sie finden auch Anwendungen in elektrischen Netzen, insbesondere in amorphen Metalltransformatoren.
Metallschaum
Metallschaum entsteht durch Zugabe eines Treibmittels und pulverisiertem Titanhydrid zu geschmolzenem Aluminium, das Sie dann abkühlen lassen. Dieser Prozess erzeugt eine sehr starke Substanz, die sehr leicht ist.75-95% immerhin leerer Raum. Aufgrund seines hohen Festigkeits-Gewichts-Verhältnisses wurden Metallschäume als potenzielle Baumaterialien für Weltraumkolonien vorgeschlagen. Einige dieser Metallschäume können tatsächlich im Wasser schwimmen, was bedeuten könnte, dass sie zum Schwimmen verwendet werden könntenStädte.
transparentes Aluminiumoxid
Transparentes Aluminiumoxid ist etwa dreimal stärker als Stahl und außerdem transparent. Dies führt zu einer Reihe potenzieller Anwendungen für dieses Material. Sie könnten einen ganzen Wolkenkratzer damit verkleiden. Zukünftige Skylines könnten eher wie eine Reihe schwebender schwarzer Punkte aussehen für private Räume und nicht die Monolithen von heute. Seine große Stärke könnte auch Anwendungen als kugelsicheres Glas bedeuten.
E-Textilien
Zukünftige Kleidung kann nicht nur von der Unbeständigkeit der Mode diktiert werden. Sie kann durchaus elektronische Textilien enthalten. Warum ein Gerät tragen, wenn man es tragen kann? Sie könnten sogar Videos projizieren, in denen Sie Ihre Kleidung "auf" wählen, brachte uns zum Nachdenkendes Teletubbies. Wie wäre es mit einem Videoanruf über Ihr Handgelenk oder Ihre Handfläche wenn Sie E-Textilhandschuhe tragen. Wir können möglicherweise Gedanken-zu-Sprache-Schnittstellen mit diesen Textilien integrieren. Die Möglichkeiten sind nahezu grenzenlos.
Einige dieser Materialien können sogar Energie aus ihrer Umgebung und aus kinetischen Bewegungen usw. "absorbieren". Vielleicht könnten sie für medizinische Zwecke wie die Überwachung der Gesundheit des Trägers verwendet werden. Ziemlich ordentlich.
Molekularer Sekundenkleber
Haben Sie schon einmal die schmerzhaften, oft frustrierenden Phänomene erlebt, unsere Finger mit herkömmlichem Sekundenkleber zusammenzukleben? Ja, es ist ärgerlich, aber können Sie sich einen vorstellen, der sich auf molekularer Ebene verbindet? Forscher der Universität Oxford haben es geschafft, einen solchen Kleber herzustellen. Eine Lösung, die von nichts weniger inspiriert ist als Streptococcus pyogenes, die fleischfressenden Bakterien!
Das Team betrachtete ein einzelnes Protein des Bakteriums, nämlich dasjenige, mit dem es an menschliche Zellen bindet. Daraus entwickelten sie einen Klebstoff, der beim Kontakt mit einem Partnerprotein kovalente Bindungen eingeht. Die Bindung ist unglaublich stark,Beim Testen war die Ausrüstung zur Messung der Festigkeit sogar vor dem Kleber kaputt! Jetzt muss nur noch ein Mittel entwickelt werden, um die Proteine in andere Strukturen einzubauen, um wahnsinnig starke, selektive Kleber herzustellen!
Quellen: Rettungsboot, Gizmodo