Материал легче воздуха в 7. Десять уникальных искусственных материалов с невероятными свойствами. Металл с памятью

Graphene aerogel — самый легкий искусственный материал на земле

Китайские ученые из университета Чжэцзяна (Zhejiang University) создали самый легкий материал в мире, который назвали Графеновый аэрогель . Он в семь раз легче воздуха и на 12% легче предыдущего рекордсмена по этому показателю — аэрографита (aerographite). Один кубический сантиметр аэрогеля весит 0.16 миллиграмм, то есть кубический метр этого супер легкого материала весит всего 160 грамм! Graphene aerogel настолько легкий, что куб из него с размерами 3х3х3 сантиметров может быть сбалансирован на тонкой травинке, тычинке цветка или пушистых семенах одуванчика.

Самый легкий материал в мире

Исследователи говорят, что нет ограничений на размеры объектов, сделанных из аэрогеля. Новый материал обладает превосходной эластичностью и возможностью поглощать различные жидкие вещества. Графеновый аэрогель полностью восстанавливается до первоначальной формы после более чем 90% сжатия. Также, он быстро (68.8 грамм в секунду) способен поглощать жидкость, вес которой в 900 раз превышает его собственный вес. Учитывая описанные характеристики нового сверхлегкого материала, его можно использовать, например, для сбора нефти в местах ее разлива.

В общем, будущее уже наступило.
Ученые - современные волшебники, которые показывают в лабораториях фокусы, опровергающие законы физики.
«Умные» вещества меняют форму под воздействием внешних условий, превращаются из газа в твердый металл или замерзают при высокой температуре.

Гидрофобные материалы

Волшебное покрытие, защищающее от воды, грязи и других жидкостей, создано на основе наночастиц - диоксидов кремния и титана. Новинка не задержалась в лабораториях и активно используется в качестве гидрофобных спреев и гелей для одежды, обуви, скатертей, стройматериалов и даже для очистки морской воды.

Газ, удерживающий предметы, как вода

Гексафторид, или элегаз, в 5 раз тяжелее воздуха. Он не улетучивается из сосуда и удерживает легкие предметы. Теперь вы знаете, как создается эффект парения. У гексафторида есть еще одно забавное свойство - понижать голос до баса. Один вдох - и вы говорите как Дарт Вейдер.

Металл, который тает в руках

Мы помним про жидкие металлы с уроков физики, но металлы, плавящиеся при температуре тела, - что-то новенькое. На этом чудеса не заканчиваются: в горячей воде предметы из галлия растворяются на глазах.

При контакте с галлием алюминий становится хрупким - берегите iPhone. Но даже такой неустойчивый материал в виде сплава используется в сфере высоких технологий.

Взрывающийся порошок

Нитрид триода и фульминат серебра пока не нашли промышленного применения. Эти порошки опасно даже перевозить: они взрываются при толчке или ударе и превращаются в облако яркого дыма. Эффектно, но бесполезно.

Металл с памятью

Предметы из нитинола - сплава титана и никеля - способны «запоминать» первоначальную форму и возвращаться к ней при нагреве. Мне б такую память!

Программируемое дерево

Кто бы подумал, что среди «умных» материалов окажется… дерево! Специалисты из Массачусетского технологического института с помощью 4D-печати (что уже чудо!) создали деревянные пластины, принимающие заданную форму при намокании.

Горячий лед

На самом деле это ацетат натрия, который превращается из жидкости в кристаллы при малейшем воздействии. Внешне не отличить от обычного льда, даже узоры на поверхности есть. Но на поверку он теплый. Именно этот материал спрятан в химических грелках.

Гидрогель

Материал используется в медицине: способен менять размер под воздействием температуры. Кажется, что он живой!

Самовосстанавливающиеся материалы

Чудо-вещества, неподвластные повреждениям, уже используются в покрытиях смартфонов, стройматериалах и медицине. Весь секрет - в микрокапсулах с бактериями, которые активируются при повреждении и заполняют трещины продуктами своей жизнедеятельности. Когда-нибудь и на наших дорогах будет такой асфальт.

Суперпрочный материал, который в 7,5 раза легче воздуха

Аэрогель - инновационный материал на основе графена, обладающий уникальными свойствами: он твёрдый, прозрачный, жаропрочный и чрезвычайно плохо пропускает тепло. Его плотность всего в 1,5 раза больше плотности воздуха и в 500 раз меньше плотности воды. А также это один из самых дорогих материалов: кусочек размером с ладонь стоит около $100.

Ребята, мы вкладываем душу в сайт. Cпасибо за то,
что открываете эту красоту. Спасибо за вдохновение и мурашки.
Присоединяйтесь к нам в Facebook и ВКонтакте

Ученые - современные волшебники, которые показывают в лабораториях фокусы, опровергающие законы физики. «Умные» вещества меняют форму под воздействием внешних условий, превращаются из газа в твердый металл или замерзают при высокой температуре.

сайт собрал 9 чудо-веществ, чтобы показать вам: будущее уже наступило.

Гидрофобные материалы

Волшебное покрытие, защищающее от воды, грязи и других жидкостей, создано на основе наночастиц - диоксидов кремния и титана. Новинка не задержалась в лабораториях и активно используется в качестве гидрофобных спреев и гелей для одежды, обуви, скатертей, стройматериалов и даже для очистки морской воды.

Газ, удерживающий предметы, как вода

Гексафторид, или элегаз, в 5 раз тяжелее воздуха. Он не улетучивается из сосуда и удерживает легкие предметы. Теперь вы знаете, как создается эффект парения. У гексафторида есть еще одно забавное свойство - понижать голос до баса . Один вдох - и вы говорите как Дарт Вейдер.

Металл, который тает в руках

Мы помним про жидкие металлы с уроков физики, но металлы, плавящиеся при температуре тела, - что-то новенькое. На этом чудеса не заканчиваются: в горячей воде предметы из галлия растворяются на глазах .

Взрывающийся порошок

Нитрид триода и фульминат серебра пока не нашли промышленного применения. Эти порошки опасно даже перевозить: они взрываются при толчке или ударе и превращаются в облако яркого дыма. Эффектно, но бесполезно.

Металл с памятью

Программируемое дерево

Кто бы подумал, что среди «умных» материалов окажется... дерево! Специалисты из Массачусетского технологического института с помощью 4D-печати (что уже чудо!) создали деревянные пластины, принимающие заданную форму при намокании.

Горячий лед

На самом деле это ацетат натрия, который превращается из жидкости в кристаллы при малейшем воздействии . Внешне не отличить от обычного льда, даже узоры на поверхности есть. Но на поверку он теплый. Именно этот материал спрятан в химических грелках.

Несмотря на огромное разнообразие веществ и минералов, созданных природой, человек, благодаря использованию новейших технологий, постоянно изобретает свои и такие, что их свойства просто невероятны. Здесь и сейчас, я расскажу о десяти наиболее известных.

Было время, когда средства для мытья посуды не существовало - люди обходились содой, уксусом, серебряным песком, трением или проволочной щёткой, но новое средство поможет сэкономить немало времени и сил и вообще оставить мытьё посуды в прошлом. «Жидкое стекло» содержит диоксид кремния, образующий при взаимодействии с водой или этанолом материал, который затем высыхает, превращаясь в тонкий (более чем в 500 раз тоньше человеческого волоса) слой эластичного, сверхстойкого, не токсичного и влагоотталкивающего стекла.

С таким материалом отпадает необходимость в чистящих и дезинфицирующих средствах, так как он способен отлично предохранять поверхность от микробов: бактерии на поверхности посуды или раковины просто изолируются. Также изобретение найдёт применение в медицине, ведь стерилизовать инструменты теперь можно с помощью лишь горячей воды, без использования химических дезинфицирующих средств.

Это покрытие может использоваться для борьбы с грибковыми инфекциями на растениях и герметизации бутылок, его свойства действительно уникальны - оно отталкивает влагу, дезинфицирует, при этом оставаясь эластичным, прочным, пропускающим воздух, и совершенно незаметным, а также дешёвым.

Это вещество позволяет игрокам в гольф сильнее бить по мячу, увеличивает поражающую способность пули и продлевает срок службы скальпелей и деталей двигателя.

Вопреки своему названию, материал сочетает прочность металла и твёрдость поверхности стекла: на видео видно, как отличается деформация стали и бесформенного металла при падении металлического шарика. Шарик оставляет на поверхности стали множество маленьких «ям» - это означает, что металл поглощает и рассеивает энергию удара. Бесформенный металл остался гладок, значит, он лучше возвращает энергию удара, о чём также говорит более продолжительный отскок.

Большинство металлов имеет упорядоченное кристаллическое молекулярное строение, и от удара или другого воздействия, кристаллическая решётка искажается, из-за чего на металле и остаются вмятины. В бесформенном металле атомы расположены хаотично, поэтому после воздействия атомы возвращаются на первоначальную позицию.

3. Одностороннее пуленепробиваемое стекло

У самых богатых людей есть проблемы: судя по растущим продажам этого материала, им необходимо пуленепробиваемое стекло, которое спасло бы жизнь, но не мешало им отстреливаться.

Это стекло останавливает пули с одной стороны, но в то же время пропускает с другой - этот необычный эффект заключается в «сэндвиче» из хрупкого акрилового слоя и более мягкого эластичного поликарбоната: под давлением акрил проявляет себя как очень твёрдое вещество, и при попадании пули он гасит её энергию, трескаясь при этом. Это даёт возможность амортизирующему слою выдержать удар пули и осколков акрила, не разрушаясь при этом.

При выстреле с другой стороны упругий поликарбонат пропускает через себя пулю растягиваясь и разрушая ломкий акриловый слой, что не оставляет никакого дальнейшего барьера для пули, но не стоит отстреливаться слишком часто, поскольку из-за этого в защите образуются дыры.

Это пластик, выдерживающий невероятно высокую температуру: его тепловой порог настолько высок, что сначала изобретателю просто не поверили. Лишь после демонстрации возможностей материала в прямом эфире на телевидении, с создателем старлита связались сотрудники Британского Центра Атомного Вооружения.

Учёные облучили пластик вспышками высокой температуры, эквивалентными мощности 75-ти бомб, сброшенных на Хиросиму - образец лишь немного обуглился. Один из испытателей заметил: «Обычно между вспышками приходится ждать несколько часов, чтобы материал остыл. Сейчас мы облучали его каждые 10 минут, а он остался невредим, будто в насмешку».

В отличие от других термостойких материалов, старлит не становится токсичным при высокой температуре, также он невероятно лёгок. Его можно применять при строительстве космических аппаратов, самолётов, огнезащитных костюмов или в военной промышленности, но, к сожалению, старлит так и не покинул пределы лаборатории: его создатель Моррис Уард умер в 2011-м году, не запатентовав своё изобретение и не оставив никаких описаний. Всё, что известно о строении старлита - что в его состав входит 21 органический полимер, несколько сополимеров и небольшое количество керамики.

Представьте себе пористое вещество такой низкой плотности, что 2,5 см³ его заключает в себе поверхности, сравнимые с размером футбольного поля. Но это не определённый материал, а, скорее, класс веществ: аэрогель - это форма, которую могут принимать некоторые материалы, а сверхмалая плотность делает его отличным теплоизолятором. Если сделать из него окно толщиной 2,5 см, оно будет иметь те же теплоизоляционные свойства, что и стеклянное окно толщиной 25 см.

Все самые лёгкие в мире материалы - аэрогели: например, кварцевый аэрогель (по сути, высушенный силикон) всего в три раза тяжелее воздуха и достаточно хрупок, зато может выдержать вес, в 1000 раз превышающий его собственный. Графеновый аэрогель (на иллюстрации выше) состоит из углерода, а его твёрдый компонент в семь раз легче воздуха: имея пористую структуру, это вещество отталкивает воду, но поглощает нефть - его предполагается использовать для борьбы с нефтяными пятнами на поверхности воды.

Фактически это листы углерода толщиной в один атом, свёрнутые в цилиндры - их молекулярная структура напоминает рулон проволочной сетки, и это самый прочный материал, известный науке. В шесть раз легче, но в сотни раз крепче стали, нано-трубки обладают лучшей теплопроводностью, чем алмаз, и проводят электричество эффективнее меди.

Сами трубки не видны невооружённым взглядом, а в необработанном виде вещество напоминает сажу: чтобы проявились его необыкновенные свойства, надо заставить вращаться триллионы этих невидимых нитей, что стало возможным относительно недавно.

Материал может применяться в производстве кабеля для проекта «лифта в космос», достаточно давно разработанного, но до недавнего времени совершенно фантастичного из-за невозможности создать кабель длиной 100 тыс км, не согнувшийся бы под собственным весом.

Углеродные нано-трубки помогают и при лечении рака груди - их можно помещать в каждую клетку тысячами, а наличие фолиевой кислоты позволяет выявлять и «захватывать» раковые образования, затем нано-трубки облучают инфракрасным лазером, и клетки опухоли при этом погибают. Также материал может применяться в производстве лёгких и прочных бронежилетов…

В 1942-м году перед англичанами стояла проблема недостатка стали для строительства авианосцев, необходимых для борьбы с немецкими подводными лодками. Джеффри Пайк предложил соорудить огромные плавучие аэродромы изо льда, однако она себя не оправдала: лёд хоть и недорог, но недолговечен. Всё изменилось с открытием нью-йоркскими учёными необыкновенных свойств смеси льда и древесных опилок, которая по прочности была подобна кирпичу, а также не трескается и не плавится. Зато материал можно было обрабатывать, как дерево или плавить, подобно металлу, в воде опилки разбухали, образуя оболочку и предотвращая таяние льда, за счёт чего любое судно можно было ремонтировать прямо во время плавания.

Но при всех положительных качествах, пайкерит был малопригоден для эффективного использования: для постройки и создания ледяного покрова судна весом до 1000 т достаточно было двигателя мощностью в одну лошадиную силу, но при температуре выше -26 °С (а для её поддержания необходима сложная система охлаждения) лёд имеет свойство проседать. Кроме того, целлюлоза, используемая также в производстве бумаги, была в дефиците, поэтому пайкерит так и остался неосуществимым проектом.

Устойчивость к механическому воздействию во все времена была одной из основных проблем материаловедения, пока не изобрели D3o - вещество, молекулы которого находятся в свободном движении при нормальных условиях и фиксируются при ударе. Строение D3o напоминает смесь кукурузного крахмала и воды, которой иногда наполняют бассейны. Специальные куртки из этого материала, удобные и обеспечивающие защиту при падении, ударе битой или кулаками, которые могут вам достаться, уже находятся в свободной продаже. Защитные элементы не заметны снаружи, что подходит для каскадёров и даже полиции.

У бетона есть свойство «уставать» со временем - он становится грязно-серым, и в нём образуются трещины. Если речь идёт о фундаменте здания, ремонт может быть достаточно трудоёмким и дорогим, при этом не факт, что он устранит «усталость»: многие здания сносят именно по причине невозможности восстановления фундамента.

Группа студентов Университета Ньюкасла разработала генно-модифицированные бактерии, способные проникать в глубокие трещины и вырабатывать смесь карбоната кальция и клея, укрепляя здание. Бактерии запрограммированы так, что они распространяются по поверхности бетона, пока не достигнут края очередной трещины, и тогда начинается производство цементирующего вещества, имеется даже механизм самоуничтожения бактерий, предотвращающий образование бесполезных «наростов».

Эта технология позволит уменьшить антропогенный выброс двуокиси углерода в атмосферу, ведь 5% его даёт именно производство бетона, а также с её помощью будет продлён срок службы зданий, восстановление которых традиционным способом обошлось бы в большую сумму.

Этот химический растворитель сначала появился, как побочный продукт выработки целлюлозы и никак не применялся до 60-х годов прошлого века, когда раскрыли его медицинский потенциал: доктор Джейкобс обнаружил, что DMSO может легко и безболезненно проникать в ткани тела - это позволяет быстро и без повреждения кожи вводить различные препараты.

Его собственные лечебные свойства снимают боль при растяжении связок или, например, воспалении суставов при артрите, также DMSO может использоваться для борьбы с грибковыми инфекциями.

К сожалению, когда его медицинские свойства были открыты, производство в промышленных масштабах уже давно было налажено, и его широкая доступность не позволяла фармацевтическим компаниям получать прибыль. Кроме того у DMSO есть неожиданный побочный эффект - запах изо рта использовавшего его человека, напоминающий чеснок, поэтому он используется в основном в ветеринарии.