Elektroniska textilier
Om vi möts igen 2020 kommer våra kläder sannolikt att vara tillverkade av elektroniska tyger. Varför bära runt så många prylar som är så lätt att förlora när vi bara kan bära våra datorer? Vi kommer att skapa kläder på den yta som videon efter valet ständigt kommer att projiceras (såvida vi inte tröttnar på det till den punkten att vi måste stänga av den). Föreställ dig hur det skulle vara att bära, säg, en lång regnrock som innehåller en skärm som ständigt visar natthimlen i realtid. Det kommer att vara möjligt att prata i "telefonen", helt enkelt genom att göra en handgest som aktiverar elektroniken på jackans kapell och sedan bara tänka på vad vi skulle vilja säga (resten kommer att tas över av ett speciellt gränssnitt). Möjligheterna med elektroniska textilier är verkligen oändliga.
Amorfa metaller
Amorfa metaller, även kallad metallglas, består av metallmolekyler med en störd atomstruktur. De kan vara dubbelt så starka som stål. På grund av deras ostörda struktur kan de fördela påverkan av extern energi mer effektivt än kristallgitteret i en metall, som har sårbara punkter. Amorfa metaller tillverkas genom ultra-snabb kylning av smälta metaller innan de kan anpassas till sina tidigare kristallstrukturer.
Amorfa metaller kan bli nästa generation av rustningar för militär utrustning innan de i mitten av århundradet ersätts av "diamantoider", nanomaterial där kolatomer är sammanlänkade på samma sätt som i fragment av en diamants kristallgitter. Ur miljösynpunkt har amorfa metaller egenskaper som ökar effektiviteten i elektriska nätverk med så mycket som 40 procent och därmed undviker att tusentals ton föroreningar släpps ut i atmosfären.
Kampanjvideo:
Konstgjorda diamanter
Vi börjar täcka mer och mer konstgjorda odlade diamanter med hjälp av kemisk ångavsättning, vilket säger en tid då alla maskindelar kommer att tillverkas av detta material. Diamant är ett idealiskt strukturellt material: den har kolossal hållfasthet, men samtidigt är den lätt, den är gjord av ett allmänt tillgängligt element, kol. Det kännetecknas av sådana egenskaper som nästan den maximala möjliga värmeledningsförmågan och den högsta eldfastheten bland alla material. Genom att införa den minsta mängden föroreningar kan du få en diamant av nästan vilken färg som du kan tänka dig. Föreställ dig ett flygplan där hundratusentals rörliga delar är tillverkade av perfekt skurna diamantdelar. En sådan maskin kommer att vara lika kraftfull som alla moderna jaktflygplan,hur mycket är den nuvarande F-22 överlägsen Fokker Dr. I-nummer från 1917.
aerogel
Airgel upptar 15 sidor i Guinness rekordbok, mer än något existerande material. Vissa kallar det "frusen rök". Detta verkligt obegripliga material tillverkas genom superkritisk torkning av flytande geler bestående av aluminium, kisel, krom, tenn eller koldioxid. Det är 99,8 procent tom, vilket gör airgelgen genomskinlig. Det är en fantastisk isolator: om du har en airgel-sköld, kan du enkelt skydda dig mot flamstrålen från flammaren. Det slutar kallt lika effektivt som det värmer. Det är fullt möjligt att bygga ett varmt hus på månen från airgel. Aeroglar har en otrolig ytarea på grund av sin inre porösa struktur: en kub med airgel med en sida på 2,5 centimeter har en total ytarv motsvarande en fotbollsplan. Trots deras låga styrka anses aeroglar vara en potentiell komponent för militär rustning på grund av deras isolerande egenskaper.
Kolnanorör
Kolnano-rör är långa kedjor av kolmolekyler kopplade samman av den starkaste kemiska bindningen som möjligt, en rumslig sp2-bindning som överträffar även den som kopplar kolmolekyler i en diamant. Kolananorör har många fantastiska fysiska egenskaper, inklusive så kallad ballistisk konduktivitet, vilket gör dem idealiska för användning i elektronik och så hög draghållfasthet att de är det enda ämnet som kan användas för att skapa en rymdhiss. Den specifika styrkan hos kolananorör är 48 000 kNm / kg, vilket är den högsta bland alla kända material. Som jämförelse har högkolstål en hållfaktor på 154 kNm / kg, vilket betyder att nanorören är 300 gånger starkare. De kan användas för att bygga torn som är flera kilometer höga.
metamaterial
Metamaterial är alla material vars egenskaper inte bestäms så mycket av egenskaperna hos dess beståndsdelar som av en konstgjord periodisk struktur. De kan användas för att skapa en mikrovågsynsiktighetsmantel, en 2D-osynlighetsköld och material med andra ovanliga optiska egenskaper. Pärlemor fick sin iriserande färg tack vare organiska metamaterial. Vissa har ett negativt brytningsindex, en optisk egenskap som kan användas för att skapa "superlinser" med en optisk upplösning mindre än våglängden för strålningen som skapar bilden! Denna teknik kallas intraskopi för subvåglängd. Metamaterial kommer att användas i optiska apparater med fasad grupp,kan skapa perfekta hologram på en tvådimensionell display. Dessa hologram kan vara så perfekta att en person, som står 15 centimeter från skärmen och kikar i fjärran med kikare, inte ens kommer att märka att det är ett hologram.
Metalliskt skum
Metallskum är vad du får när du lägger till ett skummande material, titanhydridpulver, till smält aluminium och sedan svalnar. Resultatet är en extremt stark struktur medan det är relativt lätt på grund av att det är 75-95 procent luft. På grund av deras ovanligt låga täthet ska metallskum användas som byggnadsmaterial i rymdkolonier. Vissa metallskum är så lätta att de flyter på vattenytan, vilket gör dem till idealiska material för att bygga flytande städer, till exempel de som beskrivs av Marshall Savage i hans berömda bok, The Millennium Project.
superlegeringar
Superalloy är den term som används för metall som kan fungera vid extremt höga temperaturer, upp till 1100 ° C. De är populära som material för överhettade zoner i raketmotorturbiner. De används också för att skapa avancerade andningsstrukturer som hypersonic ramjet-flygplan. När vi flyger över himlen på en supersonisk fodring, måste vi komma ihåg att vi är skyldiga superlegeringarna denna möjlighet.
Transparent aluminiumoxid
Transparent korund (aluminiumoxid) är tre gånger starkare än stål och överför ändå ljus. Antalet möjliga applikationer för detta material är fantastiskt. Föreställ dig en skyskrapa eller en hel stad, främst gjord av transparent stål. Framtidens horisont kan se helt annorlunda ut: det kommer inte att vara en monolit, utan ett kluster av punkter som flyter i luften (ogenomskinliga bostäder och andra lokaler). Den jätte rymdstationen, byggd av transparent aluminiumoxid, kan kryssa i låg jordbana utan att skapa en obehaglig svart fläck när den flyger över människors huvuden. Förresten, du kan äntligen göra riktiga transparenta svärd från det!
Konstgjorda odlade fullerener
Diamanter är naturligtvis mycket starka, men aggregerade diamant nanorör (kallas amorf fulleren) är fortfarande starkare. Amorf fulleren har en isoterm bulkmodul på 491 Gigapascal (GPa), som är högre än diamanten - 442 GPa. I figuren kan du se att den fullständiga nanoskala strukturen ger det ett vackert regnbågens utseende. Fullerener kan vara mycket starkare än diamanter, men detta är mycket energikrävande. Efter "Diamond Age" kommer vi säkert in i "Fullerene Age" och våra tekniker kommer att bli ännu mer avancerade.
