Алмаз, являющийся на Земле одним из самых твердых материалов естественного происхождения, уже давно выступает в роли своего рода эталона в материаловедении и других связанных с этим областях науки. Но ученые и инженеры постоянно ищут возможности создания новых искусственных материалов, которые по параметрам должны превосходить самое лучшее из того, что может предложить нам природа. И не так давно группа ученых из Калифорнийского университета в Ирвине создала новый тип углеродной нанорешетки, которая обладает гораздо большим показателем прочности к плотности, чем алмаз.

Современные метаматериалы весьма походят на технологии, известные нам по научной фантастике. За счет уникальных свойств таких материалов можно создавать невероятные вещи, плащи-невидимки, скрывающие объекты в различных длинах волн электромагнитного спектра, а на практике такие технологии уже используются в антеннах мобильных телефонов, к примеру. Отметим, что все метаматериалы, о которых мы не раз рассказывали на страницах нашего сайта, имеют набор пусть и уникальных, но фиксированных свойств, что значительно ограничивает область их применения. Но не так давно исследователи из Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса (awrence Livermore National Laboratory, LLNL) и Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали новый класс метаматериалов - механические метаматериалы, которые могут становиться твердыми или гибкими в ответ на воздействие внешнего магнитного поля.

Титан в настоящее время является основным материалом для изготовления искусственных суставов и других имплантатов потому, что он прочен, тверд, обладает высокой износоустойчивостью и является биологически совместимым материалом. Однако, ученые-физики из университета Райс (Rice University) продемонстрировали, что небольшая добавка золота к титану может кардинально изменить характеристики этого металла в лучшую сторону. "Этот новый сплав обладает прочностью, в 3-4 раза превышающей прочность лучших сортов стали" - рассказывает Эмилия Моросан (Emilia Morosan), описывая свойства сплава титана и золота в соотношении 3-к-1, - "И он в четыре раза более тверд, чем чистый титан, широко используемый сейчас в медицине для изготовления имплантатов и искусственных суставов".

Несколько лет назад ученые путем расчетов сложных математических моделей определили свойства экзотической формы углерода, получившей название карбин (Carbyne), и выяснили, что прочность и твердость этого материала должна превосходить аналогичные свойства всех других известных материалов, включая графен и углеродные нанотрубки. И лишь недавно ученым из Венского университета (University of Vienna), Австрия, удалось получить в своей лаборатории первые стабильные образцы этого нового материала.

Одной из проблем, с которой достаточно часто приходится сталкиваться владельцам смартфонов и планшетных компьютеров, является хрупкость материала, из которого изготавливаются их сенсорные экраны. В случае падения или в случае удара тонкое хрупкое стекло, на которое нанесен тоже хрупкий прозрачный слой электрода из оксида олова-индия (indium tin oxide, ITO), раскалывается, что приводит к полной неработоспособности устройства и необходимости произведения достаточно дорогостоящего ремонта. Но вскоре в этой области все может кардинально измениться благодаря работе исследователей из университета Акрона (Univ. of Akron). Разработанный ими полимерный прозрачный ударопрочный электрод может стать заменой хрупкому стеклянному электроду и сделать экраны смартфонов и планшетных компьютеров практически небьющимися.

Углерод является четвертым по распространенности элементом во всей Вселенной. И в природе существует большое разнообразие форм углерода, это графит, графен и самый твердый материал естественного происхождения - алмаз. Теперь же ученые обнаружили новую невероятно твердую и прочную форму углерода, которая способна противостоять чрезвычайно большим механическим нагрузкам. В кристаллических формах углерода, таких как алмаз, способность выдерживать механические нагрузки зависит от направления в котором происходило формирование кристалла, а так как новая форма углерода представляет собой аморфную структуру, то такие кристаллы имеют одинаковую прочность во всех направлениях.

Большинству людей, конечно, известен Росомаха, главный герой известной серии фантастических фильмов "Люди Икс /X-Men". Помимо прочих достоинств, главный герой был обладателем металлического скелета, благодаря которому он мог творить совершенно невероятные вещи. Так вот, в скором будущем Росомаха может стать не единственным обладателем такого скелета, если новая титановая "пена" будет признана подходящим материалом для замены и укрепления поврежденных костей скелета человека.