Плащ-невидимка и пластмассовое золото
10 необычных материалов «из будущего»
Некоторые вещи, например волокна с памятью или пуленепробиваемая пленка, кажутся фантазиями писателей-фантастов. Однако ученые работают над ними и вполне успешно. Изучив недавние разработки российских и зарубежных исследователей, «РБК Тренды» выбрали десятку наиболее интересных «материалов будущего» и выяснили, в каких направлениях развивается material science.
Material science — это наука, которая изучает материалы. Ученые ищут способы улучшить существующие материалы или разработать новые, исследуют их свойства и структуру. Открытия материаловедов нередко поражают воображение даже самых преданных любителей фантастики.
«Броня» для транспорта
Ученые Пермского и Томского политехнических университетов совместно разработали сверхпрочный литой стеклокристаллический материал. В его основе оксиды кремния, магния, алюминия, титана и марганца. При взрыве новый материал распределяет энергию по всей своей площади, поэтому он более устойчив к внешнему воздействию и высокой температуре. Схожие материалы, напротив, принимают удар в одной точке и из-за этого разрушаются. Ученые утверждают, что изделия из литого стеклокристаллического материала прослужат в 15 раз дольше, чем изготовленные из металла.
У российского изобретения есть аналоги, но они содержат вредные и недешевые в производстве вещества. Для изготовления литого стеклокристаллического материала не требуются дефицитные, дорогостоящие и токсичные составляющие. Из него можно делать ударопрочные корпуса для автомобилей и железнодорожного транспорта, а также тротуарную плитку, бордюры, фонтаны, украшения для фасадов.
Композит с возможностью регенерации
В Научно-исследовательском институте космических и авиационных материалов (НИИКАМ) в городе Переславле-Залесском разработали новый композитный материал аристид. Он в десять раз легче промышленного алюминия, а по прочности превосходит титан. Тонкая трехмиллиметровая пластина выдерживает выстрел в упор из пистолета среднего калибра. При этом повреждения от пули остаются только на поверхности материала. Аристид обладает свойством регенерации и самостоятельно восстанавливает небольшие повреждения. А еще он жаропрочный и переносит температуру до 1300 °C. Для сравнения: огонь в камине разгорается максимум до 1200 °C.
Разработчики утверждают, что аристид может заменить композитные материалы, которые используют при изготовлении деталей для космических кораблей, спутников, авиатехники. Также его можно применять в автомобильной промышленности, строительстве, производстве протезов и кардиостимуляторов.
Сплав для новых систем охлаждения
Ученые Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» в сотрудничестве с компанией LG Electronics создали новые высокотеплопроводные магниевые сплавы. Их главное преимущество — устойчивость к высоким температурам, поэтому материалы планируют использовать в системах охлаждения. Проблема аналогов в том, что они быстро нагреваются и даже загораются на солнце. Например, в 2018 году в Германии на заводе BMW случился пожар в мастерской, где находилось большое количество деталей из магниевых сплавов.
Новый материал продлевает срок службы бытовой техники, электромобилей. В США, странах Евросоюза, Корее и Китае ученые запатентовали не только сплав, но и радиатор на его основе.
Иван Круглов, заведующий лабораторией компьютерного дизайна материалов в МФТИ: «Высокотеплопроводные магниевые сплавы — один из удачных примеров, когда сначала компьютер исследовал свойства вариантов соединений Mg-Zn-Si-Ca, а потом ученые реализовали самые перспективные из них. Без помощи программ на создание этих материалов ушло бы в несколько раз больше времени».