Elektronische Textilien
Wenn wir uns 2020 wiedersehen, werden unsere Kleider höchstwahrscheinlich aus elektronischen Stoffen hergestellt. Warum so viele Geräte mit sich herumtragen, die so leicht zu verlieren sind, wenn wir nur unsere Computer herumtragen können? Wir werden Kleidung erstellen, auf deren Oberfläche das Video unserer Wahl ständig projiziert wird (es sei denn, wir haben es so satt, dass wir es ausschalten müssen). Stellen Sie sich vor, wie es wäre, beispielsweise einen langen Regenmantel zu tragen, in dem sich ein Display befindet, das den Nachthimmel kontinuierlich in Echtzeit zeigt. Es wird möglich sein, am "Telefon" zu sprechen, indem Sie einfach eine Handbewegung ausführen, die die Elektronik am Revers der Jacke aktiviert, und dann nur darüber nachdenken, was wir sagen möchten (der Rest wird von einer speziellen Schnittstelle übernommen). Die Möglichkeiten elektronischer Textilien sind wirklich endlos.
Amorphe Metalle
Amorphe Metalle, auch metallisches Glas genannt, bestehen aus Metallmolekülen mit einer ungeordneten Atomstruktur. Sie können doppelt so stark sein wie Stahl. Aufgrund ihrer ungeordneten Struktur können sie den Einfluss externer Energie effizienter verteilen als das Kristallgitter eines Metalls, das gefährdete Punkte aufweist. Amorphe Metalle werden durch ultraschnelles Abkühlen geschmolzener Metalle hergestellt, bevor sie sich wieder in ihre vorherigen kristallinen Strukturen ausrichten können.
Amorphe Metalle könnten die nächste Generation von Panzerungen für militärische Ausrüstung werden, bevor sie Mitte des Jahrhunderts durch "Diamantoide" ersetzt werden, Nanomaterialien, in denen Kohlenstoffatome auf die gleiche Weise wie in Fragmenten des Kristallgitters eines Diamanten miteinander verbunden sind. Unter Umweltgesichtspunkten haben amorphe Metalle Eigenschaften, die den Wirkungsgrad elektrischer Netze um bis zu 40 Prozent steigern und so die Freisetzung von Tausenden Tonnen Schadstoffen in die Atmosphäre vermeiden.
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Künstliche Diamanten
Wir fangen an, immer mehr künstlich gewachsene Diamanten durch chemische Gasphasenabscheidung zu bedecken, was eine Zeit ankündigt, in der alle Maschinenteile aus diesem Material hergestellt werden. Diamant ist ein ideales Strukturmaterial: Es hat eine kolossale Festigkeit, ist aber gleichzeitig leicht und besteht aus einem weit verbreiteten Element, Kohlenstoff. Es zeichnet sich durch Eigenschaften wie nahezu die maximal mögliche Wärmeleitfähigkeit und die höchste Feuerfestigkeit aller Werkstoffe aus. Wenn Sie die minimale Menge an Verunreinigungen einführen, erhalten Sie einen Diamanten in nahezu jeder erdenklichen Farbe. Stellen Sie sich ein Flugzeug vor, in dem Hunderttausende beweglicher Teile aus perfekt geschnittenen Diamantteilen gefertigt werden. Eine solche Maschine wird genauso leistungsstark sein wie jeder moderne Kampfjet. Wie viel ist der aktuelle F-22 dem Fokker Dr. überlegen? Ich Ausgabe von 1917.
Aerogele
Aerogel belegt 15 Seiten des Guinness-Buchs der Rekorde, mehr als jedes vorhandene Material. Manche nennen es "gefrorener Rauch". Dieses wirklich unverständliche Material wird durch überkritisches Trocknen von flüssigen Gelen aus Aluminium, Silizium, Chrom, Zinn oder Kohlendioxid hergestellt. Es ist zu 99,8 Prozent leer, wodurch das Aerogel durchscheinend wird. Es ist ein fantastischer Isolator: Wenn Sie einen Aerogelschutz haben, können Sie sich leicht vor dem Flammenstrahl des Flammenwerfers schützen. Es stoppt Kälte genauso effektiv wie Hitze. Es ist durchaus möglich, aus Aerogel ein warmes Haus auf dem Mond zu bauen. Aerogele haben aufgrund ihrer inneren porösen Struktur eine unglaubliche Oberfläche: Ein Aerogelwürfel mit einer Seite von 2,5 Zentimetern hat eine Gesamtoberfläche, die einem Fußballfeld entspricht. Trotz ihrer geringen Festigkeit gelten Aerogele aufgrund ihrer isolierenden Eigenschaften als potenzielle Komponente für militärische Panzerungen.
Kohlenstoff-Nanoröhren
Kohlenstoffnanoröhren sind lange Ketten von Kohlenstoffmolekülen, die durch eine möglichst starke chemische Bindung miteinander verbunden sind. Diese sp2-Bindung übertrifft sogar diejenige, die Kohlenstoffmoleküle in einem Diamanten verbindet. Kohlenstoffnanoröhren haben zahlreiche erstaunliche physikalische Eigenschaften, einschließlich der sogenannten ballistischen Leitfähigkeit, die sie ideal für den Einsatz in der Elektronik macht, und eine so hohe Zugfestigkeit, dass sie die einzige Substanz sind, die zur Herstellung eines Weltraumaufzugs verwendet werden kann. Die spezifische Festigkeit von Kohlenstoffnanoröhren beträgt 48.000 kNm / kg und ist damit die höchste unter allen bekannten Materialien. Im Vergleich dazu hat kohlenstoffreicher Stahl einen Festigkeitsfaktor von 154 kNm / kg, was bedeutet, dass Kohlenstoff-Nanoröhren 300-mal stärker sind. Mit ihnen können mehrere Kilometer hohe Türme gebaut werden.
Metamaterialien
Metamaterial ist jedes Material, dessen Eigenschaften weniger durch die Eigenschaften seiner Bestandteile als vielmehr durch eine künstlich erzeugte periodische Struktur bestimmt werden. Sie können verwendet werden, um einen Mikrowellen-Unsichtbarkeitsumhang, einen 2D-Unsichtbarkeitsschutz und Materialien mit anderen ungewöhnlichen optischen Eigenschaften zu erstellen. Perlmutt erhielt dank organischer Metamaterialien seine schillernde Farbe. Einige haben einen negativen Brechungsindex, eine optische Eigenschaft, mit der "Superlinsen" mit einer optischen Auflösung erzeugt werden können, die geringer ist als die Wellenlänge der Strahlung, die das Bild erzeugt! Diese Technologie wird als Subwellenlängen-Intraskopie bezeichnet. Metamaterialien werden in optischen Phased-Array-Geräten verwendet.in der Lage, perfekte Hologramme auf einer zweidimensionalen Anzeige zu erstellen. Diese Hologramme können so perfekt sein, dass eine Person, die 15 Zentimeter vom Bildschirm entfernt steht und mit einem Fernglas in die Ferne schaut, nicht einmal bemerkt, dass es sich um ein Hologramm handelt.
Metallischer Schaum
Metallischer Schaum erhalten Sie, wenn Sie geschmolzenes Aluminium mit einem schäumenden Material, Titanhydridpulver, versetzen und dann abkühlen. Das Ergebnis ist eine extrem starke Struktur, die jedoch relativ leicht ist, da sie zu 75 bis 95 Prozent aus Luft besteht. Metallschäume sollen aufgrund ihrer ungewöhnlich geringen Dichte als Baumaterial in Weltraumkolonien eingesetzt werden. Einige Metallschäume sind so leicht, dass sie auf der Wasseroberfläche schwimmen können, was sie ideal für den Bau schwimmender Städte macht, wie sie Marshall Savage in seinem berühmten Buch The Millennium Project beschrieben hat.
Superlegierungen
Superlegierung ist der Begriff für Metall, das bei extrem hohen Temperaturen bis zu 1100 ° C funktionieren kann. Sie sind als Material für überhitzte Zonen von Raketentriebwerksturbinen beliebt. Sie werden auch verwendet, um atmungsaktive Strukturen auf dem neuesten Stand der Technik wie Hyperschall-Ramjet-Flugzeuge herzustellen. Wenn wir mit einem Überschallliner über den Himmel fliegen, müssen wir uns daran erinnern, dass wir diese Gelegenheit Superlegierungen verdanken.
Transparentes Aluminiumoxid
Transparenter Korund (Aluminiumoxid) ist dreimal stärker als Stahl und lässt dennoch Licht durch. Die Anzahl der möglichen Anwendungen für dieses Material ist erstaunlich. Stellen Sie sich einen Wolkenkratzer oder eine ganze Stadt vor, die größtenteils aus transparentem Stahl besteht. Der Horizont der Zukunft mag völlig anders aussehen: Es wird kein Monolith sein, sondern eine Ansammlung von Punkten, die in der Luft schweben (undurchsichtige Wohn- und andere Räumlichkeiten). Die riesige Raumstation aus transparentem Aluminiumoxid kann im erdnahen Orbit kreuzen, ohne einen unangenehmen schwarzen Fleck zu erzeugen, wenn sie über die Köpfe der Menschen fliegt. Übrigens können Sie endlich echte transparente Schwerter daraus machen!
Künstlich gewachsene Fullerene
Diamanten sind natürlich sehr stark, aber aggregierte Diamantnanoröhren (amorphes Fulleren genannt) sind immer noch stärker. Amorphes Fulleren hat einen isothermen Kompressionsmodul von 491 Gigapascal (GPa), der höher ist als der von Diamant - 442 GPa. In der Abbildung sehen Sie, dass die nanoskalige Struktur von Fulleren ihm ein wunderschönes Regenbogen-Aussehen verleiht. Fullerene können viel stärker sein als Diamanten, dies ist jedoch sehr energieintensiv. Nach dem "Diamantzeitalter" werden wir sicherlich in das "Fullerenzeitalter" eintreten und unsere Technologien werden noch weiter fortgeschritten sein.
