Умные материалы: будущее мировой промышленности
Раньше «умные» материалы были всего лишь атрибутом научной фантастики, но с развитием технологий они играют все более значимую роль в современном производстве. Новое поколение композитных материалов может реагировать на температурные, механические, барометрические и прочие воздействия, что полностью устраняет необходимость вживлять в них дополнительные датчики слежения. Более того: некоторые из них способны самостоятельно перестраиваться таким образом, чтобы свести на нет возможную угрозу повреждения. Читать далее
Классические, «изотропные» материалы всегда одинаково реагируют на внешние условия, на чем и строились принципы базовой механики (к примеру, металл всегда одинаково реагирует на нагрев и охлаждение, из-за чего можно предсказать степень его твердости и расширения/сужения в тех или иных случаях). Анизотропные материалы, обладающие уникальными гибкими паттернами реакции на раздражители, позволяют совершать невозможные для своих предшественников операции. В качестве простого примера: крыло самолета, выполненное из композитных изотропных материалов, покрыто тонким слоем наносенсоров. Эти сенсоры играют роль нервной системы, которая в случае изменения условий внешней среды посылает сигнал на микросферы, наполненные пластичным материалом, которые высвобождают свое содержимое в указанной области и тем самым реставрируют поврежденную структуру постепенно затвердевающим веществом. Airbus уже проводит исследования в этой области на базе Университета Бристольского национального композитного центра в Англии.
Автомобильная промышленность тоже активно проводит разработку «умных» материалов, которые не только смогут самостоятельно устранять повреждения, но и собирать данные о каждом конкретном автомобиле, чтобы механики и инженеры получали наиболее точную статистику о том, как ведут себя машины в различных условиях и обстоятельствах. Проект Hard Rod за авторством энтузиастом из Южной Калифорнии поставил своей целью построить первый в мире автомобиль из композитных смартматериалов, спроектированный и оснащенный собственным ИИ.
Помимо транспорта, такие материалы пользуются спросом и в сфере строительства. Представьте себе бетонное или асфальтовое покрытие, которое может самостоятельно латать дыры и трещины (что весьма актуально для российских дорог). За разработку подобных проектов взялась команда из MIT, объединив их в общую программу под названием ZERO+.
Текстильная промышленность тоже не осталась в стороне: ткани «нового поколения» разрабатываются в недавно сформированном научном комплексе AFFOA с прицелом на то, чтобы одежда могла самостоятельно восстанавливать поврежденные участки и иметь возможность видеть, слышать и ощущать все, что происходит вокруг, а также хранить и преобразовывать энергию, следить за состоянием своего хозяина и многое, многое другое. Как бы фантастически это ни звучало, подобные разработки давно уже стали атрибутом современной промышленности и скоро начнут массово внедряться в повседневную жизнь.
Потенциал смартматериалов очень велик, поскольку буквально позволяет преобразить окружающий мир в лучшую сторону и избавить человека от множества бытовых проблем. Основные сложности заключаются в том, что подобное производство сейчас обходится весьма дорого, да и разработки в этом направлении были начаты относительно недавно, так что о каких-то конкретных промышленных результатах говорить еще рано. Тем не менее, это перспективная область развития почти любого производства, которая вскоре окажет существенное влияние на нашу с вами жизнь.
