20 новых материалов и технологий

Ведущие университеты мира ведут постоянную работу по исследованию и изобретению новейших материалов. За последние годы изобретено множество технологий, однако понятно, что такое производство очень сложно и дорого поставить «на поток». Будем надеяться, что в ближайшее время технологии будущего станут более доступны и будут внедрены в массовую продажу.

Традиционные материалы, такие как бетон, кирпич, древесина продолжают удерживать свои проверенные позиции на рынке. Несмотря на это, ученые внедряют новые разработки, которые имеют улучшенные показатели прочности, износостойкости, гибкости, энергоэффективности.

Бетон

1. Бетон, восстанавливающий сам себя
Всем известно, что любой даже самый прочный бетон с годами разрушается от воды, ветра и других нагрузок. Голландские ученые создали такой материал, который реставрирует сам себя. В состав смеси добавляется молочнокислый кальций, а также бактерии, которые питаясь этим веществом вырабатывают известняк и заполняют им трещины в бетоне. Такой «живой бетон» позволит значительно сэкономить на ремонтах, так как все составляющие будут заложены в состав изначально.

2. Зеленый бетон (green-mix concrete)
Был создан малазийскими учеными из Технологического университета MARA. В состав материала входят как традиционные компоненты, так и дополнительное вторсырье, а также волокна из алюминиевых банок.

 3. Светопропускающий бетон
Создали не ученые, а строители. Он невероятно прочный (от 70 Мпа на сжатие). Множество оптоволоконных нитей внедрены в состав цемента с мраморной либо гранитной крошкой мелкой фракции. За счет того, что нити могут пропускать свет, такой бетон может широко применяться в строительстве бассейнов, ландшафтном дизайне.

4.  Токопроводящий бетон (Shotcrete)
Технология незаменима для строительства дорог, взлетных полос, тротуаров, чтоб избежать обледенения в зимний период. Разработали его ученые университета Небраски. Такой бетон поглощает электромагнитное излучение и имеет в составе магнетит и металлическую углеродную пыль.

5. Углекислоцемент (CO2NCRETE)
Этот материал не производит вредных выбросов в атмосферу (как при производстве традиционного цемента). Двуокись углерода, выбрасываемая в воздух электростанциями, в сочетании с известью является сырьем для печати такого типа бетона на 3D-принтере. Сейчас проводится экспериментальная печать американскими учеными Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе  с изучением возможности широкого производства углекислоцемента.

Дерево

6. Искусственная древесина на основе лигнина
Учитывая современные темпы вырубки леса, разработки по изобретению искусственной древесины очень актуальны. Японские ученые в течение 20 лет занимались такими исследованиями и сделали вывод, что при использовании лигнина (клея из натурального дерева) в соединении с бумагой и древесными опилками можно сделать довольно прочную древесину, отличающуюся лишь отсутствием годичных колец!
Ученые из Хэфэйской национальной лаборатории физических наук обошлись даже без лигнина, заменив его на меламинформальдегидную и резольную смолы, соединили их с хитозаном и уксусом и получили прочный материал, очень похожий на древесину, однако более прочный и огнестойкий.

7. Древесина из отходов сельского хозяйства
Разработка американских ученых. Такая «древесина» использует в своем составе рисовую шелуху, синтетический пластиковый полимер и простую соль! Полученный материал не боится хлора, соленой воды, грибка. Используется как стандартное дерево для полов, террас, мебели.

8. Деревянные гвозди
Такие гвозди изготавливаются из массива бука. Такое крепление называется LignoLoc и забивается пневматическим пистолетом. Этот тип крепежа очень удобен при работе с натуральным деревом, так как для сборки и разборки не требуется выдергивать металлические гвозди — можно просто распилить деревянные. Используется в основном для внутренней отделки.

Стекло

9. Стеклянная черепица
Современная швейцарская разработка от компании SolTech Energy. Такая черепица не только очень эстетично смотрится, но еще и энергоэффективна — под стекло прокладывается черный нейлон, а энергию от его нагрева можно использовать, к примеру, для обогрева мансарды.

10. Смарт-стекло
Такое стекло может менять свою прозрачность. Как это работает? Жидкокристаллическая пленка прокладывается между двух стекол, при подаче тока кристаллы встают перпендикулярно и стекло становится прозрачным. При выключении — частицы движутся хаотично и стекло мутнеет.

Кирпич

13. Керамоблок
Керамоблок — строительный материал, по своему составу похож на кирпич. Он также изготавливается из глины, однако имеет бОльший размер и созданную с помощью экструдера пористую структуру. Также в глиняную массу добавляют древесные опилки, которые при обжиге блока сгорают и образуют поры. Керамоблок снижает нагрузку на фундамент на 50% по сравнению с кирпичом, ускоряет строительство в 2-3 раза, имеет высокие теплоизоляционные свойства. Наиболее известным производителем является австрийская компания Wienerberger, известная в Украине под названием Porotherm (заводы в Польше).

12. Аэробрикс
Аналог керамоблока, но более дорогой. Внутренние полости данного блока заполнены легким пенистым веществом — аэрогелем, который обеспечивает в 8 раз лучшую теплоизоляцию, чем обычный кирпич!

13. 3D-кирпичи с системой охлаждения
Такие кирпичи называются Cool Bricks. Блоки, напечатанные на 3D-принтере, являются модульными. Они не только удобны в использовании, но и имеют очень важную функцию — могут охлаждать помещение с помощью обычного испарения! Они имеют микропоры, которые впитывают мельчайшие частички воды, а затем испаряют эту воду, тем самым охлаждая поверхность.

Эко-материалы

14. Хвойные панели
Материал полностью экологичен. Производится из еловых иголок в сочетании с натуральной смолой. Может использоваться как подложка под ламинат. Имеет хорошую теплоизоляцию, однако не очень устойчив к влаге.

15. Энергия водорослей
А вы видели здание, фасад которого использует энергию водорослей? В Германии (Гамбург) ведутся разработки в сфере биотехнологий для обеспечения города эко-энергией. Здание BIQ House имеет на своем фасаде специальные биогенераторы, которые содержат живые водоросли. Эти водоросли очень быстро растут под солнечными лучами, создавая биомассу, а также электричество для обслуживания здания.

16. Мебель и кирпич из грибов
Специальные грибы смешиваются с кукурузной и овсяной шелухой и помещаются в темноту. Грибы перерабатывают эту пищу и получается содержимое, которое при обжиге в печи дает легкий, прочный материал, похожий на пенопласт. Из грибов также можно делать кирпич, такой материал быстро «растет» и при обжиге показывает отличные результаты по огнестойкости!

17. Влагоустойчивые панели из продуктов переработки
Панели ReWall чем-то похожи на OSB, однако производят их из использованных тетрапаков, пластика, алюминиевых банок. Материал устойчив к влаге и температурным колебаниям.

Другие современные материалы

18. Графен
Окриджская национальная лаборатория  в США ведет современные разработки этого сверхпрочного, но очень дорогого материала. Он представляет собой тонкую плоскость графита, которая образована слоем атомов углерода толщиной в один атом. Графен на сегодня не имеет широкого применения, однако предполагается, что с помощью него можно построить сооружения не известной до сих пор конструкции.

19. Синтетическая «бальса»
Издавна известное бальсовое дерево, обладающее легкостью и прочностью, на сегодня возможно заменить с помощью 3D-печати. Структура искусственной бальсы напоминает соты, а создается она из углеродных волокон и эпоксидной смолы. Создали материал Гарвардские ученые.

20. Искусственный паучий шелк
Данный материал до сих пор проходит тщательную разработку в Massachusetts Institute of Technology. И здесь также не обошлось без 3D-технологий. Ученые пытаются приблизится к свойствам натурального паучьего шелка, который обладает невероятной плотностью, если сравнить его с аналогичным по весу количеством стали!