Издание Internet Medicine собрало 5 самых ожидаемых прорывов в области науки о материалах по версии Джеффа Карбека, химического инженера, предпринимателя и главы подразделения Advanced Materials в компании Deloitte Consulting.
1. Метаматериалы получат широкое распространение
Взаимодействие суперкомпьютеров, программных средств моделирования и аддитивных технологий на уровне микронов даст новые возможности для изучения, проектирования и разработки метаматериалов. Они будут обладать такими функциями, которых еще нет в природе. Один из таких примеров — плащ-невидимка, над концепцией которого уже работают многие ученые.
2. Первоскитные солнечные элементы превзойдут силиконовые фотоэлектрические элементы
Первоскит — это удивительный материал, который позволяет создавать очень эффективные и дешевые солнечные панели. Когда его фотоэлектрические свойства были обнаружены 5 лет назад их КПД преобразования составлял 4%. Сегодня этот показатель возрос до 20%, а в ближайшие пять лет составит все 30%. Первоскит в 100-1000 раз дешевле материалов, которые сегодня используются для изготовления силиконовых фотоэлементов.
3. Материалы выйдут на рынок быстрее благодаря ИИ
Облачные системы и машинное обучение позволят ученым открывать новые сочетания материалов и их новые свойства. Применение искусственного интеллекта открывает новые коммерческие возможности. К примеру, можно будет сказать программе: «Хочу создать имплант нового поколения для своего колена», а ИИ быстро подберет подходящие материалы — наиболее надежные и безопасные.
4. Углеродные нанотрубки и графен значительно расширят действие закона Мура
Если закон Мура продолжит действовать, то нам понадобятся совершенно новые методы использования материалов для сборки компьютеров. Самые большие перспективы сулят углеродные нанотрубки и графен, которые позволят улучшить эффективность «железа» и сократить затраты. Более того, можно будет создать чип, используя существующие технологии, а потом дополнить его графеном, используя метод программируемой самосборки.
5. Перерабатываемые углеродные композитные материалы
Высокоэффективные термореактивные и термопластические композитные материалы привели к прорыву в технологиях. Например, позволили построить самолет Boeing Dreamliner и автомобиль BMW i8. Однако эти материалы после нагрева не могут использоваться повторно, в отличие от алюминия и стали, которые можно расплавить и применять заново.
Но недавние открытия в области химии позволят в ближайшее время инвертировать химические реакции, превращая пластиковые композиты в жидкие материалы, пригодные для повторного использования.