Революция эта невооружённым глазом не видна. Ведь её участники - размером не то что с пылинку, с атом! Речь - о наночастицах. Именно в материаловедении в первую очередь находят применение идеи из области нанотехнологий. Какие же новинки готовы предложить нам учёные?
Кристаллы-гусеницы
Одним из «хитов» последних лет стал графен. По сути, это двумерный кристалл углерода, плёнка толщиной с атом. Раньше графен существовал лишь в теории, но с недавних пор стал реальностью. О создании углеродной плёнки объявили учёные Германии и Великобритании. Им помогали наши специалисты из Института проблем технологии микроэлектроники и особо чистых материалов.
Это трудно представить, но графен тоньше человеческого волоса в 200 тыс. раз! Наиболее вероятная область его применения - компьютерная техника. Там новый материал, прочный и проводящий электричество практически без сопротивления, заменит используемый в транзисторах кремний. Учёные не сомневаются, что на его основе будут созданы миниатюрные быстродействующие устройства с низким энергопотреблением. Кроме того, графен может выполнять роль микроскопического фильтра - он прекрасно разделяет газовые смеси на составные части. Наконец, чудо-плёнка пригодится в электронной микроскопии - на ней удобно исследовать белковые молекулы.
Химики из Московского государственного университета благодаря нанотехнологиям научились получать удивительные кристаллы - вискеры. Представляющие собой микроскопические полые нити, они в сотни раз прочнее обычных кристаллов, обладают поразительной гибкостью и стойкостью к коррозии. А если это нити, то почему бы не сплести из них ткань? «Вискеры могут стать основой тканевых электродных материалов для источников тока нового поколения, - утверждает замдекана факультета наук о материалах МГУ Евгений ГУДИЛИН. - Также мы разработали метод, позволяющий выращивать на поверхности вискеров совсем маленькие наночастицы. Из-за них кристаллы становятся похожи на мохнатых гусениц. Этот материал можно использовать в качестве катализатора или сорбента тяжёлых металлов для захоронения радиоактивных отходов. Вообще у вискеров масса возможностей».
Польза или опасность?
По словам Евгения Гудилина, благодаря прочности углеродных нанотрубок (а они в 20 раз прочнее стали и при этом в 10 раз легче) наибольших достижений стоит ждать в производстве композитов и конструкционных материалов. Сверхнадёжные бронежилеты, небьющиеся стёкла, выдерживающие любую нагрузку тросы - всё это вскоре станет для нас привычным. Одна израильская компания уже заявила о создании материалов, из которых изготовят броню будущего: это синтезированные в виде наночастиц сульфиды некоторых металлов. Испытания показали, что образцы такой брони на основе вольфрама выдерживают нагрузку в 350 тонн на квадратный сантиметр и останавливают снаряды, летящие со скоростью 1,5 км в секунду!
«Также стоит ожидать появления новых покрытий для военных самолётов и кораблей: они будут делать их «невидимыми» в том или ином диапазоне излучений, - продолжает Гудилин. - Появится «умная» одежда с необычными свойствами. Скажем, ткань, содержащая наночастицы серебра, будет способна заживлять раны. Можно сделать так, чтобы одежда не намокала или самоочищалась от грязи».
Заглянем ещё в российские научные лаборатории. Исследователи из Физико-технического института им. А. Ф. Иоффе нашли остроумный способ для получения проволоки диаметром всего несколько нанометров. Для этого они используют очень тонкие волокна асбеста. Проект крайне актуален: для наноэлектроники требуется своя проволока. Ведь микроскопические детали надо как-то соединять друг с другом... В том же институте создали «краску» на основе латекса и углеродных нано-волокон, способную поглощать СВЧ-излучение. Чем не вариант покрытия для всякого рода бытовых приборов - источников небезвредного электромагнитного излучения?
По экспертным оценкам, к 2030 году не менее половины мирового ВВП будет производиться на основе нано-технологий. И хотя от мировых лидеров мы отстаём лет на 15, есть у нас и преимущества: на примерах зарубежных коллег российские специалисты видят, какие направления нанотеха перспективны, а какие - нет.
Санитарные врачи предупреждают, что наноматериалы могут быть опасны для человека. Причина - во всё тех же маленьких размерах. Из-за этого резко возрастают химическая активность вещества и способность его проникновения в организм. В общем, как и всегда бывает на переднем крае науки, есть о чём спорить. Кто окажется прав, покажет время.
Смотрите также:
- Природа подсказала человечеству сенсационные открытия →
- Японские физики теоретически обосновали телепортацию →
- Физикам удалось «выдуть» квадратные пузыри →