Materiale care vor schimba lumea

Ferofluidele
Ferofluidul sau fluidul magnetic este un fluid constituit din particule coloidale feromagnetice, ferimagnetice sau paramagnetice suspendate într-un lichid. Cu alte cuvinte, gandiţi-vă la robotul polimorf din Terminator 2, T-1000. La fel ca şi acesta, aceste fluide sunt practic metale lichide capabile să-şi schimbe forma. La baza acestei abilităţi stă conţinutul ridicat de microparticule de magnetit, hematit sau oricare alt compus al fierului, dispus uniform într-un lichid. Aceste particule, care au o dimensiune medie de aproximativ 10 nanometri (1 x 10-6 cm), sunt acoperite cu un agent de stabilizare ce împiedică aglomerarea particulelor chiar şi atunci când un câmp magnetic puternic este aplicat ferofluidului. Astfel, întregul lichid devine magnetic, configurabil într-o infinitate de forme.

Ferofluidele sunt utilizate deja în viaţa noastră de zi cu zi, fără a fi observate însă. Ţinute în poziţie de câmpuri magnetice, ferofluidele formează garniturile lichide ce ne protejează HDD-urile PC-urilor. De asemenea, mai sunt utilizate şi în fabricarea unor difuzoare. Acestea sunt două dintre cele mai comune utilizări ale acestui material, însa există multe aplicaţii ale acestuia şi se prezice un imens potenţial viitor. Cei de la NASA au în vedere ferofluidele pentru utilizarea în sistemele de control ale altitudinii la viitoarele nave spaţiale. Unii experţi canadieni cred că ferofluidele ar putea constitui materialul de baza pentru următoarea generaţie de oglinzi pentru telescoape, capabile să-şi schimbe forma în vederea compensării distorsiunilor atmosferice sau de altă natură. Un alt domeniu de un potenţial imens este cel medical. Cercetători ai Virginia Tech, din SUA, explorează utilizarea unui ferofluid ce conţine nanoparticule de oxid de fier pentru a distruge tumorile canceroase. Fluidul este ,,trimis” direct în tumoare unde va fi supus unui câmp magnetic oscilant ce va face fluidul să vibreze, generând căldura, care omoara celulele canceroase. ,,Tratamentul ideal ar creşte temperatura celulelor tumorale şi ar meţine-o constantă pe cea a ţesutului sănătos”, a declarat profesorul Iswar Puri, liderul echipei de cercetare din cadrul Virginia Tech.

Copolimer bloc poliuretan
Copolimerul bloc poliuretan este un material formidabil, transparent, capabil să oprească un glonţ, să-l înglobeze, fără a lăsa urme şi fără a crăpa. Conform profesorului Ned Thomas, de la Universitatea Rice, din Houston, acest material are capacitatea de a sigila punctul de intrare a proiectilului, lucru explicat prin faptul că zona de impact se topeşte parţial, proces ce risipeşte energia, folosind-o parţial la resigilare.

Dacş acest material va fi utilizat pentru fabricarea parbrizelor sau restul geamurilor vehiculelor, siguranţa şoferilor şi pasagerilor ar creşte exponenţial. În afară de rolul său evident de ,,geam”, acest material poate fi utilizat şi pentru vestele antiglonţ sau pentru nave spaţiale si sateliţi. Pentru vestele antiglonţ, o bucata de oţel de dimensiuni similare ar fi mult mai ineficienta şi de 7 ori mai grea. Ca strat protector al navelor si sateliţilor, acest tip de poliuretan ar scuti multe griji legate de ,,gunoaiele” spaţiale.

Materie programabilă
Cum ar fi dacă materialele ce alcătuiesc lumea în care trăim ar fi ,,vii”? Exact pe acest lucru se bazează materia programabilă. Aceasta ar putea să-şi schimbe forma la comandă, precum si caracteristicile. Câteva exemple: o şurubelniţa ce poate deveni ciocan, apoi patent,  un robot autoasamblant sau piese de mobilier ce se montează singure. Aceste exemple fanteziste par rupte din filmele ,,Transformers”, însa aceasta tehnologie exista deja in laboratoarele MIT. ,,Această tehnologie deschide un univers de posibilităţi în care putem programa nu doar computerele, ci insăşi materia”, explică profesoara de origine romana Daniela Rus, şefa echipei ce efectuează cercetările de profil de la MIT.

Daniela Rus alături de colegii săi au creat foiţe de materie programabilă ce pot lua forma unor obiecte polimorfe, de la figurine origami la roboţei insectoizi capabili să apuce şi să care alte obiecte. ,,În locul unei cutii voluminoase, plina cu scule specifice, precum şurubelniţe şi chei, am avea o mapa subţire, cu foiţe din care putem crea tot ceea ce avem nevoie”, a declarat Rus.

Betonul care se regenerează
Betonul poate fi considerat un fel de rocă artificială, cu proprietaţi mai mult sau mai puţin asemănătoare ca a unelor roci naturale. Acesta este rezistent, durabil si relativ ieftin, fiind de aproape două secole cel mai utilizat material de construcţii din lume. Dar chiar şi betonul se ,,strică” sau se uzeaza la un moment dat. Aici intră în scenă betonul care se vindecă singur.

Amestecul de bacterii şi ciment sună ca un eşec structural, însă această combinaţie ar putea fi ,,tratamentul” ce ar putea prelungi cu 40% viaţa clădirilor, drumurilor şi podurilor. Microbiologul dr. Henk Jonkers, de la Universitatea de Tehnologie Delft, din Olanda, a creat un beton microbian extrem de durabil, caracteristică dată de abilitatea de a se repara singur, microfisurile fiind astupate imediat ce apar. Aceste fisuri, mai mici de 0.4 mm, nu slăbesc, în general, rezistenţa betonului, însa permit infiltrarea apei. Apa este unul dintre principalii ,,duşmani” ai betonului. În climatele temperate sau reci, apa provoacă pagube prin îngheţare, lărgind crapaturile din beton. De asemenea, apa poate transporta agenţi corozivi ce slăbesc rezistenţa betonului. Acest sistem înca nu a fost testat ,,pe teren” însă promite a fi unul eficient. Betonul care se vindecă singur ar putea ajunge pe piaţă în maximum patru ani.

Articol realizat de elevul: Ciornea Mihail Alexandru X-F

Bibliografie:
ferrotec.com/news-official/programable-materials/the-future-technology/

pubs.acs.org/top-10-chimic-substances

http://www.hit.ro/chimie/ferofluide

http://www.gizmag.com/new-self-regenerating-concrete/8086

http://luolabs.bee.cornell.edu/pub14.html