Новые материалы с уникальными свойствами

0
30

Тысячи лет человечество использовало в своей деятельности и для изготовления различных вещей одни и те же привычные материалы, такие, как камень, глину, металл, дерево и другие дары природы. Развитие физики и химии существенно изменило этот список. В нашу жизнь вошли пластмассы, резина, полупроводники, лёгкие и прочные сплавы и композиты. В 20 веке были открыты вещества с совершенно необычными свойствами, такие жидкие кристаллы, сверхпроводники, сверхтекучие жидкости, среды, усиливающие проходящий через них свет и т. д. К существованию эти веществ люди уже привыкли, но технологии не стоят на месте, и учёные, всё глубже проникая в свойства вещества, придумывают новые материалы с уникальными свойствами. О таких материалах — в данном посте.

Сплавы с памятью формы

Традиционно раздел физики, изучающий деформацию материалов, делил эти деформации на 2 вида — упругие и пластичные. При упругих деформациях материал после снятия нагрузки возвращал форму, а при пластичных — сохранял новую форму, полученную в результате деформации. Однако создание некоторых новых сплавов, например, нитинола (никелида титана) вынудило скорректировать эти представления. Дело в том, что эти сплавы способны «запоминать» прежнюю форму. Предметы из этих сплавов можно изогнуть, придав новую форму, но при небольшом нагревании они вновь принимают прежнюю:

Новые сплавы уже нашли применение во множестве областей, от медицины до космонавтики.

Метаматериалы

Метаматериалы — искусственные материалы с особой структурой, которая обеспечивает свойства, отличные от обычных свойств тех веществ, из которых они изготовлены. Как правило, сейчас метаматериалами называют материалы, с особыми свойствами распространения в них электромагнитных или звуковых волн, в частности, материалы с отрицательным показателем преломления. У таких материалов немало уникальных особенностей и интересных применений. Например, на их основе можно создать «суперлинзу», разрешающие способности которой превысят ограничения, налагаемые дифракцией на обычные линзы, так что с её помощью можно будет получить заметно большее увеличение. Но одно из наиболее интересных применений метаматериалов — способность сделать невидимым любой объект. Из-за особых свойств метаматериалов свет будет просто огибать тот объект, который необходимо спрятать, и наблюдатель будет видеть только то, что находится за ним.

Разработки «плащей-невидимок» на основе метаматериалов уже ведутся в разных странах, в т. ч. и в России.

Гидрофобные покрытия

Вещества, которые плохо смачиваются водой, конечно, были известны людям и раньше, но в последнее время были найдены очень эффективные гидрофобные составы, которые практически не смачиваются водой и прочими жидкостями. Ими можно обработать, например, одежду и обувь, и вы больше не выпачкаетесь в грязи. Видео с демонстрацией:

Саморазлагающийся пластик

Традиционные пластмассы очень удобны для производства самых разных вещей, но обладают одним большим недостатком. Они загрязняют окружающую среду. И масштабы такого загрязнения весьма велики, например в Тихом океане образовались уже целые мусорные острова, в основном из пластиковых отходов. Но последние разработки учёных помогают решить эту проблему — они создали пластик, который так же, как и обычный, удобен и может быть использован для производства самых разных предметов, но при этом со временем довольно быстро саморазрушается. Из «биопластика» уже выпускают плёнку, упаковку, одноразовую посуду и т. п.

Новые материалы с уникальными свойствами

Хотя ещё не все виды биопластиков на 100% безопасны для окружающей среды, и лучшим решением было бы, конечно, просто не производить столько вещей, которые потом отправляются в мусор.