Textiles electrónicos
Si nos volvemos a encontrar en 2020, lo más probable es que nuestra ropa esté hecha de tejidos electrónicos. ¿Por qué llevar tantos dispositivos que son tan fáciles de perder cuando solo podemos llevar nuestras computadoras? Crearemos prendas sobre cuya superficie se proyectará constantemente el vídeo que elijamos (a menos que nos cansemos hasta el punto de que tengamos que apagarlo). Imagínense cómo sería usar, digamos, un impermeable largo que alberga una pantalla que muestra continuamente el cielo nocturno en tiempo real. Será posible hablar por "teléfono", simplemente haciendo un gesto con la mano que active la electrónica en la solapa de la chaqueta, y luego solo pensando en lo que nos gustaría decir (el resto será asumido por una interfaz especial). Las posibilidades de los tejidos electrónicos son realmente infinitas.
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Metales amorfos
Los metales amorfos, también llamados vidrio metálico, están compuestos por moléculas metálicas con una estructura atómica desordenada. Pueden ser dos veces más fuertes que el acero. Debido a su estructura desordenada, son capaces de distribuir el impacto de la energía externa de manera más eficiente que la red cristalina de un metal, que tiene puntos vulnerables. Los metales amorfos se fabrican mediante un enfriamiento ultrarrápido de los metales fundidos antes de que puedan realinearse en sus estructuras cristalinas anteriores.
Los metales amorfos pueden convertirse en la próxima generación de armaduras para equipos militares antes de ser reemplazados a mediados de siglo por "diamondoides", nanomateriales en los que los átomos de carbono están unidos entre sí de la misma manera que en los fragmentos de la red cristalina del diamante. Desde un punto de vista ambiental, los metales amorfos tienen propiedades que aumentan la eficiencia de las redes eléctricas hasta en un 40 por ciento, evitando así la liberación de miles de toneladas de contaminantes a la atmósfera.
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Diamantes artificiales
Estamos comenzando a cubrir cada vez más diamantes cultivados artificialmente mediante deposición de vapor químico, lo que presagia un momento en el que todas las piezas de las máquinas se fabricarán con este material. El diamante es un material estructural ideal: tiene una resistencia colosal, pero al mismo tiempo es liviano, está hecho de un elemento ampliamente disponible, el carbono. Se caracteriza por propiedades tales como casi la máxima conductividad térmica posible y la mayor refractariedad entre todos los materiales. Al introducir la mínima cantidad de impurezas, puede obtener un diamante de casi cualquier color imaginable. Imagine un avión en el que cientos de miles de piezas móviles están fabricadas con piezas de diamante perfectamente cortadas. Tal máquina será tan poderosa como cualquier avión de combate moderno,¿Cuánto es el actual F-22 superior al Fokker Dr. I número de 1917.
Aerogeles
Aerogel ocupa 15 páginas del Libro Guinness de los Récords, más que cualquier material existente. Algunos lo llaman "humo helado". Este material verdaderamente incomprensible se obtiene mediante el secado supercrítico de geles líquidos compuestos de aluminio, silicio, cromo, estaño o dióxidos de carbono. Tiene un 99,8 por ciento de vacío, lo que hace que el aerogel sea translúcido. Es un aislante fantástico: si tienes un escudo de aerogel, puedes protegerte fácilmente del chorro de llama del lanzallamas. Detiene el frío tan eficazmente como el calor. Es muy posible construir una casa cálida en la luna con aerogel. Los aerogeles tienen una superficie increíble debido a su estructura porosa interna: un cubo de aerogel de 2,5 centímetros de lado tiene una superficie total equivalente a un campo de fútbol. A pesar de su baja resistencia, los aerogeles se consideran un componente potencial para armaduras militares debido a sus propiedades aislantes.
Nanotubos de carbon
Los nanotubos de carbono son largas cadenas de moléculas de carbono unidas entre sí por el enlace químico más fuerte posible, un enlace espacial sp2 que supera incluso al que conecta las moléculas de carbono en un diamante. Los nanotubos de carbono tienen numerosas propiedades físicas sorprendentes, incluida la llamada conductividad balística, que los hace ideales para su uso en electrónica, y una resistencia a la tracción tan alta que son la única sustancia que se puede utilizar para crear un ascensor espacial. La resistencia específica de los nanotubos de carbono es de 48.000 kNm / kg, que es la más alta entre todos los materiales conocidos. En comparación, el acero con alto contenido de carbono tiene un factor de resistencia de 154 kNm / kg, lo que significa que los nanotubos de carbono son 300 veces más resistentes. Pueden utilizarse para construir torres de varios kilómetros de altura.
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Metamateriales
Un metamaterial es cualquier material cuyas propiedades están determinadas no tanto por las propiedades de sus elementos constituyentes como por una estructura periódica creada artificialmente. Se pueden usar para crear una capa de invisibilidad de microondas, un escudo de invisibilidad 2D y materiales con otras propiedades ópticas inusuales. El nácar obtuvo su color iridiscente gracias a metamateriales orgánicos. Algunos de ellos tienen un índice de refracción negativo, una propiedad óptica que se puede utilizar para crear "superlentes" con una resolución óptica inferior a la longitud de onda de la radiación que crea la imagen. Esta tecnología se llama intrascopia de sublongitud de onda. Los metamateriales se utilizarán en dispositivos ópticos de matriz en fase,capaz de crear hologramas perfectos en una pantalla bidimensional. Estos hologramas pueden ser tan perfectos que una persona, parada a 15 centímetros de la pantalla y mirando a lo lejos con binoculares, ni siquiera notará que se trata de un holograma.
Espuma metálica
La espuma metálica es lo que se obtiene cuando se agrega un material espumoso, polvo de hidruro de titanio, al aluminio fundido y luego se enfría. El resultado es una estructura extremadamente fuerte, aunque relativamente liviana debido al hecho de que es 75-95 por ciento de aire. Debido a su densidad inusualmente baja, se supone que las espumas metálicas se utilizan como materiales de construcción en colonias espaciales. Algunas espumas metálicas son tan ligeras que pueden flotar en la superficie del agua, lo que las hace ideales para construir ciudades flotantes, como las que describe Marshall Savage en su famoso libro The Millennium Project.
Superaleaciones
Superaleación es el término utilizado para el metal que puede funcionar a temperaturas extremadamente altas, hasta 1100 ° C. Son populares como material para zonas sobrecalentadas de turbinas de motores de cohetes. También se utilizan para fabricar estructuras transpirables de última generación, como aviones hipersónicos ramjet. Volando por el cielo en un revestimiento supersónico, debemos recordar que esta oportunidad se la debemos a las superaleaciones.
Óxido de aluminio transparente
El corindón transparente (óxido de aluminio) es tres veces más resistente que el acero y, sin embargo, transmite luz. La cantidad de posibles aplicaciones de este material es asombrosa. Imagínese un rascacielos o una ciudad entera, hecha principalmente de acero transparente. El horizonte del futuro puede parecer completamente diferente: no será un monolito, sino un cúmulo de puntos flotando en el aire (opacos locales residenciales y otros). La gigantesca estación espacial, construida con óxido de aluminio transparente, puede navegar en órbita terrestre baja sin crear una mancha negra desagradable cuando vuela sobre las cabezas de las personas. Por cierto, ¡finalmente puedes hacer espadas transparentes reales con él!
Fullerenos cultivados artificialmente
Los diamantes son, por supuesto, muy fuertes, pero los nanotubos de diamantes agregados (llamados fullereno amorfo) son aún más fuertes. El fullereno amorfo tiene un módulo de volumen isotérmico de 491 Gigapascal (GPa), que es más alto que el del diamante - 442 GPa. En la figura, puede ver que la estructura a nanoescala del fullereno le da una hermosa apariencia de arco iris. Los fullerenos pueden ser mucho más fuertes que los diamantes, pero esto requiere mucha energía. Después de la "Edad del Diamante" seguramente entraremos en la "Edad Fullerena" y nuestras tecnologías se volverán aún más avanzadas.
