Elektroniske tekstiler
Hvis vi mødes igen i 2020, vil vores tøj sandsynligvis være fremstillet af elektroniske stoffer. Hvorfor bære rundt på så mange gadgets, der er så lette at miste, når vi bare kan bære vores computere rundt? Vi opretter tøj på den overflade, som videoen efter vores valg konstant projiceres (medmindre vi bliver trætte af det, til det punkt, at vi er nødt til at slå den fra). Forestil dig, hvordan det ville være at bære, siger, en lang regnfrakke, der indeholder et display, der konstant viser nattehimlen i realtid. Det vil være muligt at tale i "telefonen", blot ved at lave en håndbevægelse, der aktiverer elektronikken på jakken, og så kun tænke på, hvad vi gerne vil sige (resten overtages af en særlig grænseflade). Mulighederne for elektroniske tekstiler er virkelig uendelige.
Amorfe metaller
Amorfe metaller, også kaldet metallisk glas, er sammensat af metalmolekyler med en forstyrret atomstruktur. De kan være dobbelt så stærke som stål. På grund af deres forstyrrede struktur er de i stand til at fordele virkningen af ekstern energi mere effektivt end krystalgitteret af et metal, der har sårbare punkter. Amorfe metaller fremstilles ved ultrahurtig afkøling af smeltede metaller, før de kan justeres igen i deres tidligere krystallinske strukturer.
Amorfe metaller kan blive den næste generation af rustninger til militært udstyr, inden de erstattes i midten af århundrede med "diamantoider", nanomaterialer, hvor carbonatomer er forbundet på samme måde som i fragmenter af krystalgitteret af diamant. Fra et miljømæssigt synspunkt har amorfe metaller egenskaber, der øger effektiviteten af elektriske netværk med op til 40 procent, hvorved man undgår frigivelse af tusinder af tons forurenende stoffer i atmosfæren.
Salgsfremmende video:
Kunstige diamanter
Vi begynder at dække mere og mere kunstigt dyrkede diamanter ved hjælp af kemisk dampaflejring, der indvarsler en tid, hvor alle maskindele vil være fremstillet af dette materiale. Diamant er et ideelt strukturelt materiale: det har kolossal styrke, men samtidig er det let, det er lavet af et bredt tilgængeligt element, kulstof. Det er kendetegnet ved sådanne egenskaber som næsten den maksimale mulige termiske ledningsevne og den højeste refraktoritet blandt alle materialer. Ved at introducere den mindste mængde urenheder kan du få en diamant i næsten enhver tænkelig farve. Forestil dig et fly, hvor hundreder af tusinder af bevægelige dele er lavet af perfekt udskårne diamantdele. En sådan maskine vil være lige så kraftig som enhver moderne jagerfly,hvor meget er den nuværende F-22 overlegen for Fokker Dr. I-udgave af 1917.
aerogeler
Airgel optager 15 sider i Guinness Records Book, mere end noget eksisterende materiale. Nogle kalder det "frosset røg". Dette virkelig uforståelige materiale er fremstillet ved superkritisk tørring af flydende geler bestående af aluminium, silicium, krom, tin eller kuldioxid. Det er 99,8 procent ugyldigt, hvilket gør airgel gennemskinnelig. Det er en fantastisk isolator: hvis du har et airgel-skjold, kan du nemt beskytte dig mod flammestrålen fra flammekasteren. Det stopper koldt så effektivt som det gør varme. Det er meget muligt at bygge et varmt hus på månen fra airgel. Aerogeller har utroligt overfladeareal på grund af deres indre porøse struktur: en airgel-terning med en side på 2,5 centimeter har et samlet overfladeareal svarende til en fodboldbane. På trods af deres lave styrke betragtes aerogeller som en potentiel komponent til militær rustning på grund af deres isolerende egenskaber.
Nano-rør af kulstof
Carbon-nanorør er lange kæder af kulstofmolekyler forbundet sammen med den stærkeste kemiske binding, sp2-bindingen, der overgår endda den, der forbinder kulstofmolekyler i en diamant. Carbon nanotubes har adskillige fantastiske fysiske egenskaber, herunder såkaldt ballistisk ledningsevne, hvilket gør dem ideelle til brug i elektronik, og så høj trækstyrke, at de er det eneste stof, der kan bruges til at skabe en rumslift. Den specifikke styrke for carbon nanorør er 48.000 kNm / kg, hvilket er den højeste blandt alle kendte materialer. Til sammenligning har stål med højt kulstofindhold en styrkefaktor på 154 kNm / kg, hvilket betyder, at nanorørene er 300 gange stærkere. De kan bruges til at bygge tårne, der er flere kilometer høje.
Metamaterials
Et metamateriale er ethvert materiale, hvis egenskaber ikke bestemmes så meget af egenskaberne for dets bestanddele som af en kunstigt oprettet periodisk struktur. De kan bruges til at skabe en mikrobølge-usynlighedskappe, en 2D-usynlighedsskærm og materialer med andre usædvanlige optiske egenskaber. Perlemor fik sin iriserende farve takket være organiske metamaterialer. Nogle har et negativt brydningsindeks, en optisk egenskab, der kan bruges til at skabe "superlinser" med en optisk opløsning, der er mindre end bølgelængden af den stråling, der skaber billedet! Denne teknologi kaldes subwavelength intrascopy. Metamaterialer vil blive brugt i optiske enheder med faset array,i stand til at skabe perfekte hologrammer på en to-dimensionel skærm. Disse hologrammer kan være så perfekte, at en person, der står 15 centimeter fra skærmen og kigger i afstanden med kikkert, ikke engang bemærker, at det er et hologram.
Metallisk skum
Metallisk skum er det, du får, når du tilsætter et skummende materiale, titanhydridpulver, til smeltet aluminium og derefter afkøles. Resultatet er en ekstrem stærk struktur, mens den er relativt let på grund af det faktum, at det er 75-95 procent luft. På grund af deres usædvanligt lave tæthed antages skum af metal at blive brugt som byggematerialer i rumskolonier. Nogle metalskum er så lette, at de kan flyde på overfladen af vandet, hvilket gør dem ideelle til at bygge flydende byer, såsom dem, der er beskrevet af Marshall Savage i hans berømte bog, The Millennium Project.
superlegeringer
Superlegering er det udtryk, der bruges til metal, der kan fungere ved ekstremt høje temperaturer, op til 1100 C °. De er populære som materiale til overophedede zoner i raketmotorturbiner. De bruges også til at fremstille avancerede åndbare strukturer såsom hypersonic ramjet-fly. Når vi flyver hen over himlen på en supersonisk foring, må vi huske, at vi skylder superlegeringer denne mulighed.
Gennemsigtig aluminiumoxid
Gennemsigtig korund (aluminiumoxid) er tre gange stærkere end stål og overfører alligevel lys. Antallet af mulige applikationer til dette materiale er fantastisk. Forestil dig en skyskraber eller en hel by, for det meste lavet af gennemsigtigt stål. Fremtidens horisont vil måske se helt anderledes ud: Det vil ikke være en monolit, men en ansamling af punkter, der flyder i luften (uigennemsigtige boliger og andre lokaler). Den gigantiske rumstation, bygget af gennemsigtig aluminiumoxid, kan sejle i en lav jordkredsløb uden at skabe en ubehagelig sort plet, når den flyver over folks hoveder. Forresten, kan du endelig lave rigtige gennemsigtige sværd ud af det!
Kunstigt dyrkede fullerenes
Diamanter er naturligvis meget stærke, men aggregerede diamantnanorør (kaldet amorf fulleren) er stadig stærkere. Amorf fulleren har en isotermisk bulkmodul på 491 Gigapascal (GPa), som er højere end diamanten - 442 GPa. På figuren kan du se, at nanoskala-strukturen i fulleren giver det et smukt regnbueudseende. Fullerener kan være meget stærkere end diamanter, men dette er meget energiintensivt. Efter "Diamond Age" vil vi helt sikkert gå ind i "Fullerene Age", og vores teknologier vil blive endnu mere avancerede.