МАТЕРИАЛЫ XXI ВЕКА Камень, кирпич, древесина, металлы, пласт массы, композиты — вот, пожалуй, основ ные виды материалов, которыми пользует ся человечество. Ныне в этот ряд техноло ги не прочь добавить еще нанотрубки, «твердый дым» и гидрогели. И вот почему. Его назвали «аэрографит»… Сеть пористых углеродистых трубок, которые по всему объему переплетены на нано и микроуровне, — вот что представляет собой самый легкий материал в мире, пи шет журнал Advanced Materials. Кубический сантиметр этого синтетического «войлока» весит всего 0,2 милли грамма; он в 75 раз легче, чем пенопласт, и очень про чен. Ученые из Университета Киля и Гамбургского Тех нологического университета назвали свое коллективное творение «аэрографитом». Этот пластичный материал черного цвета, проводя щий электричество, удивляет даже своих создателей, которые продолжают исследовать его свойства. Профес сор Лоренц Кинле и доктор Андрей Лотник, аспиранты Меттиас Мекленбург и Арним Шучардт расшифровали атомное строение материала при помощи просвечиваю щего электронного микроскопа и выяснили, что аэро графит еще очень эластичен. Он также хорошо выдер живает и сжатие, и растяжение. Его можно сжать до 95%, и он вернется к своей первоначальной форме без какихлибо повреждений. Команда из Киля, состоящая из Арнима Шучардта, Рейнера Аделанга, Йогнера Мишра и Сорена Капса, ис пользовала оксид цинка в форме порошка. При нагреве до 900оС он принимает кристаллизованную форму. 20 ГОРИЗОНТЫ НАУКИ И ТЕХНИКИ Из этого материала ученые сдела ли своего рода шар. В нем оксид цинка формирует микро и наноструктуры, так называ емые тетраподы. Они переплетаются и образуют устой чивую структуру из частиц, которые формируют пори стую сферу. Следующим шагом является помещение шара в реак тор для химического парофазного осаждения, нагрев его до 760 градусов Цельсия. «В движущейся паровой атмос фере, которая обогащена углеродом, окись цинка покры вается слоем графита всего в несколько атомных слоев. Так формируется сетевая структура аэрографита. Одно временно подается водород. Он вступает в реакцию с кис лородом в окиси цинка и приводит к выделению водяно го и цинкового газа». Остается характерным образом пе реплетенная, подобная трубке, углеродистая структура. Благодаря своим уникальным особенностям, аэрогра фит может использоваться в качестве электродов литий ионных аккумуляторов, что приведет к существенному снижению веса батареи. Еще одна возможность исполь зования аэрографита — конструкционный материал в авиации и космонавтике. Он не только очень легкий, 21 но и способен выдерживать сильные вибрации. Нако нец, материал можно использовать в виде фильтров при очистке воды и воздуха. «Твердый дым» Еще одна версия аэрогеля, прозванная «твердым ды мом», создана сотрудниками исследовательского центра NASA в Кливленде. Этот необычный материал не толь ко один из самых легких в мире; он в 500 раз тверже, чем многие другие пластики и композиты. «Изначально мы разрабатывали этот материал для космических скафандров, — отметила ведущая разра ботчица «твердого дыма» Мэри Энн Медор. — Но потом выяснилось, что этот материал можно использовать и при строительстве марсианских поселений, и в произ водстве холодильников, ТВантенн... Новый аэрогель сделан на основе пластика, который высушивается в сверхкритических условиях для удале ния всей влаги. После этого из него можно делать тонкие и гибкие листы или даже пленки. Новый материал мож но использовать, например, для тормозных устройств NASA, сотрудники которого ныне работают над надувны ми парашютами, замедляю щими космический корабль во время посадки и защища ющими аппарат от высоких температур в результате тре ния при входе в атмосферу. Эластичнее резины? Многие полагают, что самый растяжимый на свете ма териал — известная всем резина. На самом деле это не так. На свете существует еще ряд материалов, которые куда ее эластичнее. Прежде всего, к таким материалам относятся гидрогели — материалы, твердые частицы ко торых равномерно распределены в объеме воды. Приме ром геля в быту может послужить обычный кисель. Эластичность — отличительная черта практически всех гидрогелей. Именно это свойство материалов обус 22 лавливает их широкое применение в качестве материала для контактных линз. Более прочные виды гидрогелей используются, к примеру, для изготовления искусствен ных хрящей и сухожилий, заготовок для выращивания на них искусственных органов. Однако ныне начали применять гидрогели не только в медицине, но и в технике. Так, недавно ученые созда ли еще один вид сложного гидрогеля, который облада ет невероятной эластичностью; его практически невоз можно повредить механическим воздействием. Новый гидрогелевый материал разработан Жигэнг Суо, ученымматериаловедом из Гарвардского универси тета. В его основе лежат два полимерных материала — альгинат (alginate) и полиакриламид (polyacrylamide). Ионные связи разрываемых молекул альгината позво ляют равномерно распределить энергию воздействия на всю площадь и весь объем материала, это защищает от разрыва молекулы полиакриламида, которые обеспечи вают эластичность гидрогелевого материала. Такое взаимодействие двух компонентов приводит к то му, что гидрогель прочнее резины, может растягиваться в 20 раз относительно изначальной длины. Между тем ка учук — самый эластичный материал естественного проис хождения — может растянуться всего в 5 — 6 раз. Кроме этого, гель обладает свойствами самовосстанов ления. Когда он теряет эластичность, достаточно нагреть его до 80 градусов Цельсия, чтобы изначальные свойства полностью восстановились. 23