Ваш наступний новий гаджет може бути міцнішим за сталь

Ключові речі на винос

• Новий, надміцний матеріал може перетворити ноутбуки та іншу персональну електроніку.
• Матеріал під назвою 2DPA-1 настільки міцний, що може навіть підтримувати будівлю.
• Інші нові матеріали можуть створити датчики, які дозволять нашим телефонам більше знати про навколишнє середовище.

Ноутбуки та інші гаджети незабаром можуть стати набагато легшими та міцнішими. Дослідники MIT створили новий матеріал, легкий, як пластик, і міцний, як сталь. Матеріал, який називається 2DPA-1, є різновидом поліараміду, який можна виробляти в промислових масштабах. Це остання з хвилі інноваційних матеріалів, які можуть перетворити персональну електроніку. «Є багато проблем, які вирішуються за допомогою нових матеріалів», — сказав у інтерв’ю Lifewire Террі Гілтон, експерт з матеріалів, який є партнером технологічної венчурної компанії Celesta Capital. «Уявіть, що дисплеї достатньо малі, щоб поміститися в пару сонцезахисних окулярів, які зможуть показати вам все, що ви зараз бачите на дисплеї свого телефону».

Самозбірка

Новий матеріал MIT — це двовимірний полімер, який самозбирається в листи, на відміну від усіх інших полімерів, які утворюють одновимірні ланцюжки, схожі на спагетті. Вчені вважали, що досі неможливо спонукати полімери до формування двовимірних листів. Такий матеріал можна використовувати як легке, міцне покриття для автомобільних деталей або мобільних телефонів, або як будівельний матеріал для мостів чи інших конструкцій, сказав Майкл Страно, професор хімічної інженерії в Массачусетському технологічному інституті та старший автор нового дослідження.

«Ми зазвичай не думаємо про пластик як про те, що можна використовувати для підтримки будівлі, але за допомогою цього матеріалу ви можете створювати нові речі», — сказав він у прес-релізі. Дослідники виявили, що модуль пружності нового матеріалу — міра сили, необхідної для деформації матеріалу — у чотири-шість разів більше, ніж у куленепробивного скла. Вони також виявили, що його межа текучості, або сила, необхідна для розриву матеріалу, вдвічі перевищує щільність сталі, хоча матеріал має лише приблизно одну шосту щільність сталі. У прес-релізі Метью Тіррелл, декан Школи молекулярної інженерії Прітцкера в Чиказькому університеті, який не брав участі в дослідженні, сказав, що нова техніка «втілює дуже креативну хімію для створення цих пов’язаних двовимірних полімерів». Ще одна ключова особливість 2DPA-1 полягає в тому, що він непроникний для газів. У той час як інші полімери виготовляються із згорнутих ланцюгів із зазорами, які дозволяють газам просочуватися, новий матеріал виготовлений з мономерів, які зчіплюються разом, як LEGO, і молекули не можуть потрапити між ними. «Це може дозволити нам створити ультратонкі покриття, які можуть повністю запобігти проникненню води чи газів», – сказав Страно. «Цей вид бар’єрного покриття можна використовувати для захисту металу в автомобілях та інших транспортних засобах або сталевих конструкціях». «Ми зазвичай не думаємо про пластик як про те, що можна використовувати для підтримки будівлі…»

Нові матеріали

Відкриття MIT — лише один із багатьох матеріалів, які незабаром можуть бути доступні для покращення гаджетів. Наприклад, нові версії наночастинок різних металів, таких як титан, зроблять 3D-друк металевих компонентів швидшим і дешевшим, сказав Гілтон. Це «адитивне виробництво» з використанням металів робить революцію у виробництві. Нові технології відображення, такі як квантові точки, можуть замінити нинішні матеріали, які використовуються для моніторів і екранів, зазначив Гілтон. «Вони краще фільтрують світло і відображають кращі кольори на основі нових сполук», — додав він. Інші інноваційні матеріали можуть створити датчики, які дозволять нашим телефонам знати більше про навколишнє середовище, сказав Гілтон. Наприклад, унікальні полімери, які змінюються, коли вони поглинають певні гази, дозволяють практично створити електронний «ніс» на чіпі. Компанії досліджують нові технології для будівельних матеріалів, які дозволять конструювати чіпи з атомною точністю, повідомив Lifewire по електронній пошті Каспер ван Остен, керуючий директор і керівник відділу бізнесу Intermolecular, компанії Merck KGaA, Дармштадт, Німеччина. Матеріали створені атом за атомом, щоб потенційно робити дешевші, швидші та енергоефективніші комп’ютерні мікросхеми. «Споживачі побачать це у вибуху «розумних» або «інтелектуальних» пристроїв навколо нас, від самокерованих автомобілів до окулярів AR/VR, які замінять наші звичайні дзвінки в Zoom», — сказав він.