Материалите са по-здрави, по-леки, по-гъвкави, Публикации, По света
Техническите постижения от последния век и половина са немислими без използването на нови материали. Изпълнението им е скок, почти по-голям от прехода на човечеството от камък към метал.
Поддържане на форма
Преди четиридесет години, във Future Shock, футуристът Алвин Тофлър видя разпространението на стоките за еднократна употреба като отличителен белег на възникващия нов свят. Техният външен вид е неразривно свързан с пластмасите - органични полимерни материали, които под въздействието на топлина и налягане лесно приемат дадена форма и при охлаждане я запазват. В същото време пластмасата е по-здрава от дървото, не се мокри, не гние, не ръждясва, не провежда електричество, може да бъде от всякакъв цвят и като цяло е прозрачна. Универсалният и евтин материал преобрази ежедневието и доведе до радикална преоценка на ежедневните предмети. Нещата, чието производство преди това изискваше усърдна работа с дърво, метал, стъкло, керамика, започнаха да се щамповат от пластмаса за секунди. Това е в основата на съвременното изобилие от домакински уреди. Но заедно с цената много неща губят стойността си - човешките чувства не лепят на пластмасата. Евтините предмети, подлежащи на безмилостна подмяна в случай на счупване, носят отпечатъка на преходността, нямат история. В такава среда самият живот започва да изглежда леко неестествен, сякаш е направен от масло, като пластмаса.
Дете на електролизата
Земната кора се състои от около 8% от него. Той е третият най-разпространен елемент в него след кислорода и силиция. Но преди век и половина алуминият беше по-скъп от среброто и златото, толкова сложен беше процесът на извличането му от алуминий. На банкетите на император Наполеон III алуминиеви прибори се сервираха само на най-почетните гости - нямаше достатъчно за всички. Така че НиколаЧернишевски трябваше да има доста въображение, за да види в него структурния материал на бъдещето през 1863 г.
Но когато през 1886 г. е разработен електролитен метод за производство на алуминий, който е много по-прост, въпреки че изисква големи количества електричество, са открити много приложения за лек, ковък, химически стабилен метал. Особено след като през 1909 г. немският инженер Алфред Вилм разработи дуралуминий - сплав с добавка на мед, магнезий и манган, която е пет пъти по-здрава от алуминия.
Дуралуминият става основен материал за авиацията, а след това и за космонавтиката. Алуминият се използва за направата на компютърни кутии и скелета, неръждаеми съдове за готвене и евтини кабели, фолио за шоколадови блокчета и отразяващи покрития за огледала на телескопи.
2. Чип със силициеви транзистори по периферията. Тяхното изобретение направи възможно драстично намаляване на размера на калкулаторите и компютрите, като същевременно увеличи производителността. Снимка: SPL/EAST NEWS
Основата на електрониката
В надпреварата за най-иновативния елемент на 20 век силицият със сигурност би спечелил. Преди сто години използването на втория най-разпространен елемент на Земята беше ограничено до камък и стъкло. Днес неговите кристали в устройствата около нас им придават нови свойства и възможност да взаимодействат помежду си.
Оказа се, че кристалният силиций принадлежи към класа на полупроводниците - материали, които силно променят електропроводимостта си под действието на светлина, топлина или електрическо поле. Благодарение на това полупроводниково устройство, наречено транзистор, може да служи като елементарен вентил за електрически ток. Освен това токът, преминал през един транзистор, може да контролира други, тези - следващия, така че резултатът е произволно сложенсистема за управление, която може да бъде динамично преконфигурирана - програмирана. Първоначално такива компютри бяха сглобени от отделни транзистори, свързвайки ги един по един.
И през 1959 г. Робърт Нойс от Fairchild Semiconductor откри, че ако примеси, променящи локално електрическите свойства на кристала, се въведат в ултрачисти силициеви монокристали на определени места, тогава на повърхността му могат да се получат системи от много транзистори. Така имаше полупроводникови интегрални схеми, а след това и микропроцесори. Свръхчистите кристали от силиций и други полупроводници се превърнаха в материалната основа на съвременното информационно общество. Именно те принудиха стотици милиони хора да променят начина си на живот и професията си.
Намериха се
Многокомпонентните материали поради редуването на различни вещества могат да придобият свойства, които компонентите нямат поотделно. Най-често композитът включва пластмасова основа, подсилена с издръжлив пълнител. Най-разпространеният от тези композити, стоманобетонът, патентован преди почти век и половина през 1867 г., революционизира строителството, позволявайки да бъдат издигнати небостъргачи, огромни фабрични етажи и гигантски язовири.
И днес пластмасата, подсилена с нишки от въглеродни влакна с висока якост, променя облика на автомобилната и авиационната индустрия. Корпусът на най-новия самолет Boeing 787 е 80% от обема (и 50% от теглото) изработен от въглеродни влакна. Чрез намаляване на теглото композитът направи възможно намаляването на разхода на гориво и увеличаването на обхвата на полета, а чрез увеличаване на здравината почти удвои размера на прозорците. В A380 почти една четвърт от теглото на тялото също се пада на композити, главно GLARE, в който се редуват слоеве от алуминий и фибростъкло, което от своя страна е пластмасов композит,подсилени с фибростъкло.
Предимствата на композитите са ограничени от сложността на техните свойства, параметрите не са еднакви в различни посоки (по дължина и напречно на армиращия пълнител) и имат специална механика на износване. Освобождаването на Boeing 787 беше значително забавено поради трудностите при определяне на ресурса на композитните пръстени, от които е сглобен фюзелажът му.
Произведено от dupont
Ние не дължим толкова много думи за нови материали на никоя друга компания. Неговите търговски марки станаха имена на домакинства, дори ако аналози бяха произведени от други производители.
1930 Неопрен Вид синтетичен каучук. Порест, мек, водоустойчив материал, използван, наред с други неща, за направата на неопренови костюми.
1935 Найлон (найлон) Найлоновите нишки са еластични и устойчиви на абразия. След войната започва бумът на найлоновите дрехи, който засяга и СССР: дефицитните вносни найлонови чорапи струват 5–10 пъти повече от домашните памучни чорапи.
1938 тефлон (флуоропласт-4) Пластмаса с уникална химическа устойчивост - превъзхождаща други синтетични материали и благородни метали. Устойчив на вода и повечето разтворители. Поради това храната в тигани с тефлоново покритие не загаря.
1962 Ликра (еластан, спандекс) Еластична синтетична нишка, способна да се разтяга от 5 до 8 пъти. Използва се широко за производството на плътно прилепнали спортни облекла.
1965 Kevlar Материал от синтетични влакна, който е пет пъти по-здрав от стоманата. Предназначен за подсилване на автомобилни гуми и други композитни материали. Кевларът подсилва кабелните обвивки и защитните вложки в облеклото. От него правят бронежилетки.
1967 Corian (акрилен камък) Акрилна смола с минерални и пигментни добавки. Външно материалът е много подобен на истински камък, но няма микропори и следователно е непроницаем за вода. Широко използван в интериорния дизайн.
Клетки за растеж
Специален вид композити се използват в тъканното инженерство. Живите клетки се посяват върху порест или мрежест субстрат, като колаген, и след известно време в биореактора се образува присадка, тъканно инженерен имплант, който може да бъде трансплантиран на пациент. Ето как вече се отглежда „изкуствена“ жива кожа, разработват се присадки за сърдечни клапи, органи на ларинкса и черен дроб.