Материалы будущего: самозатягивающийся бетон и жидкая теплоизоляция

Начнем мы, пожалуй, с супергидрофобных материалов — и с лидера в коммерциализации таких технологий, компании Ultratech Int., среди продуктов которой стоит назвать покрытия Gentoo. Полимерная пленка толщиной в несколько микрометров напыляется как спрей, покрывая одежду, обувь или другую рабочую поверхность, и эффективно отталкивает воду, а с нею — грязь, бактерии и другие растворенные в жидкости частицы. Gentoo даже может выступать как эффективный изолятор, защищающий электронику от дождя. Ну а еще более функциональный материал Ultratech Ultra-Ever Dry сочетает супергидрофобные свойства с олеофобными, «отталкивающими» масла, жир и другие неполярные загрязнители. И, конечно, выглядит это, как полная фантастика.

На другом полюсе располагаются такие фантастические материалы, как гидрогели. Гибкая сеть гидрофильных молекул полимера способна накапливать и удерживать влагу в количестве в 30−60 раз больше собственного объема. Гидрогели уже применяются в сельском хозяйстве, для «точечного» обеспечения растений водой, а недавно американские ученые использовали их для разработки «инъецируемого бинта» для остановки внутренних кровотечений. Но если уж говорить о будущем, то вскоре гидрогели наверняка найдут массу еще более фантастических применений, включая создание структур, меняющих форму в зависимости от влажности. Такие технологии показаны в следующем ролике, снятом учеными Гарвардского университета.

Развивают тему гидрогелей более воздушные материалы — аэрогели, которые поэтически называют «застывшим дымом» или «твердым воздухом». По сути, это те же гели, жидкая фаза в которых заменена газовой, давая материал чрезвычайно низкой плотности, а заодно — и с великолепными теплоизолирующими свойствами. Именно в качестве теплоизоляции они обычно и используются, хотя, например, космический зонд Stardust улавливал с помощью аэрогеля частицы космической пыли.
Ну а коммерческие продукты на основе материала Airloy предлагает, например, компания Aerogel Technologies. Не стоит думать, что все они так уж хрупки — в демонстрационном ролике Aerogel Technologies показано, что по механическим свойствам современные аэрогели могут ничем не уступать другим изоляционным материалам.

Впрочем, фантастическим может стать и самый обыкновенный — например, бетон, технологии получения которого известны еще с древнейших времен. Разработанный Хендриком Йонкером (Hendrik Jonker) метод в 2015 г. был удостоен European Inventor Award 2015 и помогает бетону самостоятельно восстанавливать повреждения.
Для этого в структуру его вносятся бактерии Bacillus pseudofirmus или Sporosarcina pasteurii, способные столетиями оставаться в «спящем» состоянии, при нехватке воды и кислорода. Как только в материале образуется трещина и в нее начинают просачиваться воздух и влага, микробы активируются и превращают внесенный в бетон лактат кальция в известь, которая и «залечивает» повреждение.