Ғылыми-техникалық програсс күн өткен сайын таңғалдырып жатыр. Ғалымдар түрлі сынақ жасап, өнертабыстың түр-түрін жариялаудан жалықпайды. Әлемдегі бұл қарқын өте жылдам. Соның ішінде материалдың да неше түрін жасап шығарып жатқандарды атап өту керек. Адамдардың өмірін жеңілдететін, миымызға кіріп-шықпаған жаңа материалдардан не істеуге болады? Ол өмірімізге нендей өзгеріс әкеледі? Kursiv Media тілшісі болашақтың 10 материалына шолу әзірледі.
Биокерамика
Бұл арнайы материал медицинада қолданылады. Ол зақымдалған қатты тіндерді қалпына келтіреді. Өлшемі бір нанометрден бастап жүздеген нанометрге дейін болады. У бөлмейді, уақыт өте келе отырып қалмайды, химиялық тұрғыдан тұрақты, қатты. Сондықтан оны қолданған соң қабынып не биокерамикалық импланттар жылжып кетпейді, жанама әсері жоқ. Осы қасиеті үшін медицинада кеңінен қолданыс еніп келеді. Ұзақ уақытқа шыдайды, мықты материал. Құрамында алюминий, цирконий, биоактив шыны, шыны керамика, толтырғыш, композиттер, гидроксиаппатит және еріп кететін кальций фосфаты бар. Керамика қазір стоматология мен медицинада жиі қолданатынын білеміз. Алюминий мен цирконийді протез құралдар жасауға пайдаланады. Ал биоактив шыны мен шыны керамика стоматологияда түрлі сауда белгісімен шығарылады. Кальций фосфаты сияқты кеуекті керамика сүйектегі дефектілерді толтыру үшін қолданылады. Тіпті proroot MTA (Dentsply) сияқты кейбір қарапайым кальций силикаттары стоматологияда тамыр арналарын емдеу үшін пайдаланылады. Алдағы уақытта биокеремиканың бұдан да басқа типтегі түрлері шығып қалуы мүмкін. Тез еріп, табиғи жасушы тіндерін алмастыратындай қасиетке ие болады деседі. Ол — болашақтың еншісінде.
Аморфты металдар
Бұл да — өте қызық материал. Металды балқытып, жылдам суытқан кезде кристал тор түзіп үлергенге дейін пайда болатын, құрылымы ретсіз атомдардан тұрады. Соның арқасында өте берік әрі қатты болады. Сөйте тұра қысқанда не майыстырғанда иігіш келеді. Созған кезде де жақсы созылады, оңай үзіле салмайды. Сондықтан бұл материалдардан түрлі конструкциялық,композиттік не құрал түріндегі материалдар жасап шығаруға болады. Мысалы мықтылығы мен иілгіштігі жағынан Fe75Si10B15 аморфты қорытпасынан жасалған сым болат фортепиано сымынан берігірек. Қай жерлерде қолданылады? Аморфты металдардың сипаттамасы медициналық жабдықтар жасауға керемет үйлеседі. Ұзақ уақыт қолдануға болатын скальпельдер немесе минимум инвазияға арналған құралдарды өндіруге арналған тамаша материал. Сонымен бірге болашақта аморфты металдарды адам денесіне имплант түрінде салынады деген болжам бар. Сапасы өте жоғары болғандықтан, тез сызылып-қырылып қалмайтындықтан, имидж бұйымдар жасауға таптырмайды. Сондықтан ойын-сауық электроникасы, сағаттар, люкс санатты әшекейлер жасауда қолданылады. Гитараның ішегінде де қолданыста. Атап айтқанда, аморфты металдар өте серпімді болғандықтан, олар дыбысты дәлірек жеткізеді және оны ұзақ ұстайды. Сонымен қатар, аморфты металдар өте берік. Сонысымен дизайн саласында жаңа мүмкіндіктер ашады. Ол дыбысты одан әрі жақсартатын бионикалық құрылымдарды 3D басып шығаруға мүмкіндік береді.
Графен
Графен — өте жеңіл, жартылай мөлдір материал. Ол жарық пен электр энергиясын өте жақсы өткізеді. Сөйте тұра болаттан бірнеше жүз есе берігірек. Сол қасиетінің арқасында графенді электроника, медицина, өндіріс, энергетика және өзге де салаларда қолданып жүр. Бірақ әзірге жаппай қолданыста жоқ. Түсінікті болу үшін былай айтайық: көміртек — атомдардың алтыбұрыштарын түзетін кристалдық тордан тұратын материал. Графен — қалыңдығы 1 атом болатын тордың бір қабаты. Яғни ол өте жұқа. Ең ұсақ деген вирустардың өзінен — 60 есе, бактериядан — 3 мың есе, кәдімгі қағаздан 300 мың есе жұқа. Енді өзіңіз көлемін елестете беріңіз. Графеннің тағы бір ерекшелігі — құрылымы жартылай өткізгіштермен бірдей. Оның адам ағзасына әсері толық зерттеліп бітпеді. Бірақ токсик екені дәлелденбеді. Бірақ қаупі жоқ деп айта алмаймыз. Себебі графит пен көміртек суда араластыру арқылы алынатын графен жасушаға енген кезде ондай ұсақ бөлшектер жасушына өлтіріп тастауы мүмкін. Бірақ қазіргі таңда биоэлектроникада графенді басқа жолмен алады. Газ фазасынан химиялық тұндыру тәсілімен алынады. Сонда бөлшектер ірілеу болып шығады. Сөйтіп оны бекітіп қояды. Одан соң олар жасуша мембранасынан өтіп кете алмайды. Бүгінгі таңда графенді электроника саласында кеңінен қолданады. Бәрімізге белгілі құрылғы — пауэрбанк. Бұдан бөлек, графен күртешелер мен көйлектер де бар. Олар жарық диодтарымен жабдықталады да, сол арқылы адам тыныс алғанда не дене температурасына қарай түсін өзгертеді. Графені бар теннис ракеткаларының салмағы 300 грамм жеңілдеу. Бірақ ұратын күші әдеттегімен бірдей. Графені бар машина майлары қозғалтқышты жақсырақ күтеді екен, соның арқасында ұзаққа шыдайды деседі.
Наномата
Нанотехнологиялар қазір барлық жерде дерлік қолданылады. Соның ішінде мата шығаруда да пайдаланылады. Нанобөлшектер кез келген мата материалға (жүн, зығыр) тігіледі не себіледі. Соның арқасында әлгі мата полимер, емдік, суға төзімді, шаңнан қорғайтын, брондалған, жылу жұтатын қасиеттерге ие болып шыға келеді. Мысалы жылу жұтатын ThermalTech матасынан тігілген киімді Қиыр Солтүстікте еш қорықпай киіп жүре беруге болады. Одан қала берді наноматаны ақылды киімдер өндірісінде де қолданады. Ол киімге датчиктер немесе құралдар (сағат, қуаттағыш, телефон, компьютер және т.б) қоса тігіледі. Бір қарағанда адам сенгісіздей болуы мүмкін. Бірақ шындыққа айналып жатыр. Оны жыл сайынғы сән көрсетілімдерінен көріп отырмыз.
Аэрогель
Аэрогельдің тағы бір атауы «қатырылған түтін» деп аталады. Болашақта адамзатты таң-тамаша қылатын, кең қолданысқа енетін материалдың бірі. Оған Гиннес рекордтар кітабында 15 позиция берілген екен. Аэрогельдің негізі газ секілді болғандықтан, тығыздығы төмен, бірақ өте берік, мөлдір, ыстыққа төщімді, жылу өткізгіштігі өте төмен, мүлдем су сіңірмейді. Міне, осы қасиеттерінің арқасында кез келген жағдайға қарсы тұра алады. Айталық, дәнекерлейтін лампадан адам қолын қорғау үшін бар болғаны 2,5 см қабаттан тұратын аэрогель жеткілікті. Керемет емес пе? Бұдан бөлек, аэрогель ғарыш саласында да қолданылады. NASA роверлерінің электроникасын Марстың ең қатты аяздарынан қорғайды, сонымен бірге кометалардан шаң жинайды.
Мемристорлар
Мемристорлар дегеніміз — өзіндік жады бар микроэлектрон компоненттер. Оның өткізгіштік қасиеті мемристор арқылы өткен заряд санына байланысты өзгеріп тұрады. Ғалымдардың айтуынша, есептеу техникасындағы жаңа кезеңнің шымылдыған ашатын дүние болады. Себебі мемристор өткен зарядты жадында басқаша тәсілмен, өзіндік әдісімен сақтап алады. Сондықтан жұмысты қай жерден тоқтатсаңыз, дәл сол жерінен жалғастырып кетуге болады. Теориялық тұрғыдан алып қарасақ, енді мемристордың көмегімен нейрон желілерінің құрамды кешенінде жасанды синапс жасауға болады деген сөз. Себебі мемристордың реал іс-әрекеті шынында синапсқа қатты ұқсайды. Ол арқылы неғұрлым көп сигнал өтетін болса, алдағы уақыттағы өткізгіштік қасиеті де соғұрлым жақсырақ болады. Мемристорларды зерттеп, тіпті қолданысқа енгізгелі біраз болды. Соның ішінде RRAM (Resistive random-access memory), яғни кездейсоқ қол жетімді резистивті жадта қолданылады. Прототиптері де жақсылап зерттелген.
Өздігінен қалыпқа келетін бетон
Құрылыс саласында бетонды өте көп қолданады. Бірде-бір ғимарат бетонсыз салынбайды десек, артық емес. Олай болатын себебі бетон — өте берік материал. Ол өте ауыр жүктің өзін көтере алады. Бірақ уақыт өте келе жел, ылғал, басқа да климаттық құбылыстардың әсерінен бұзыла бастайды. Яғни ғимарат құлап кетуі мүмкін. Бұлай болмауы үшін голландиялық мамандар өздігінен қалыпқа келетін бетонды ойлап тапқан. Қалай жасалады? Бетонның ішіне сүт қышқылды кальций қосады. Содан кейін оған солармен қоректенетін тірі бактериялар салады. Осылайша пайда болған жарықтарды жабатын әктас пайда болады. Алдағы уақытта осы жаңалық құрылыс саласындағы революцияға айналып, жөндеу жұмысына әжептәуір көмек тигізеді деген болжам жасалып отыр.
Арматураланған талшықтан жасалатын пластик
Автокөліктің барлығы дерлік өте ауыр болады. Себебі олар темірден жасалады. Автомобильді жеңілірек қылып, бірақ өзге қасиеттеріне нұқсан келмейтіндей ететін әдісті мамандар көп зерттейді. Сондай тәсілдің бірі — арматураланған талшықтан жасалатын пластик істеу. Салмағы жеңілдейді, бірақ энергиялық тұрғыдан тиімді әрі үнемді болып қала береді. Мәселенің мұндай шешімін германиялық ғалымдар ұсынған. Арматураланған талшықтан салмағы жеп-жеңіл пластик компоненттер қолдануға болады. Бұл тәсілді қолданған жағдайда машинаның салмағы жеңілдеп қана қоймай, қозғалтқыштың шуы да азайып, жанармайды да азырақ жейтін болады. Себебі арматураланған пластик талшықтар қоршаған ортаға өте аз жылу бөледі.
Өзі тазаланатын бояу
Мұндай да жаңалық бар. Материалдың жаңа түрі шыққаны барлығына тиімді. Оны өндірушілер де, бұйымның дизайны мен сырт көрінісіне жауап беретін мамандар да жаңа материал шыққанын қалайды. Міне, солар үшін Nissan компаниясы өзі тазаланатын автокөлік бояуын жасап шығарған. Бояу Ultra-Ever Dry технологиясымен жасалған. Ол қандай технология? Қоршаған орта мен бояу арасында шаңды жұқтырмай, сыртқа тебетін жұқа қабат пайда болады. Ол шаңды ғана емес, машина майын, органикалық еріткіш, лай сынды автокөліктің үстіне қонатын барлық кірді жуытпайды. Осы Ultra-Ever Dry технологиясын пайдаланатын болсақ, автокөлік жууға кететін уақыт та үнемделеді. Сонымен бірге көлік корпусын деформациядан қорғайды. Бұл дегеніңіз көліктің сырт көрінісі ұзаққа дейін мінсіз қалпын сақтайды деген сөз.
Көміртекті нанотүтікшелер
Көміртекті нанотүтікшелер дегеніміз — ұзын көміртек тізбегі. Барлық химиямен мықты байланыс құра алады. SP2 тіпті алмазды ұстайтын sp3-Тен де күштірек. Олар электрондарды оңай өткізеді және әрі өте берік келеді. Теорияға сүйенсек, тіпті ғарышта лифт салуға жарамды жалғыз зат осы деседі. Көміртекті нанотүтікшелердің меншікті беріктігі — 48,000 кН * м / кг. Салыстыру үшін айтсақ, жоғары көміртекті болаттың (154 кН·м/кг) өзі мұндай берік бола алмайды. Демек, мұндай материалдан кез-келген нәрсені жасауға болады.
