Dizájneratom és elektromos tinta a jövő anyaga

Atomok manipulációjával, és a természetből ellesett trükkökkel csökkenthetik a környezetszennyezést és az energiafelhasználást a kutatók a jövő anyagainak fejlesztése során.

Az energiahatékonyság és a környezet kímélése a legfőbb szempontok a jövő anyagainak fejlesztésekor, ezekből mutatja be a legjelentősebbeket a Scientific American májusi lapszáma. A különböző fejlesztések túlnyomó többsége az elektronikus eszközök gyártását forradalmasíthatják, de az energiatakarékosság és környezetbarátság is fontos kutatási területek.

Félvezetőkkel a hatékonyságért

A kutatók folyamatosan keresnek olyan új technológiákat, amelyekkel a félvezetők gyártása egyszerűsödhet. Az Illinois-i Egyetem tudósai olyan ezüst alapú elektromos tintát mutattak be ami olcsóbb, több anyagra vihető fel alacsonyabb hőmérsékleten, mint az eddigi megoldások. A technológia elhozhatja a vékony, hajlítható kijelzőket, de azt is lehetővé teszi, hogy házi körülmények között is készíthessenek félvezető áramköröket a barkácsolni vágyók.

Félvezetőt gyártani még bonyolult Forrás: AFP/Imaginechina

A Chicago-i Egyetem tudósai már molekuláris szinten manipulálják az anyagot a megfelelő eredmények eléréséhez. Az általuk dizájner atomnak nevezett nanokristályok előállításához lézert használnak, amellyel megváltoztatják az atomok egymáshoz való vizsonyát kötéseket oldva fel vagy éppen hozva létre. Az így létrehozott új anyagok atomnyi vastag rétegeket is alkothatnak, és a kvantumszámítógépek alapját is adhatják a jövőben.

Olcsóbbá válhat az elektromotor

A ritkaföldfém-mágnesek elengedhetetlenek az elektromos energia mozgási energiává alakításában vagy fordítva, így pédául az elektromos autókat hajtó motorokban vagy szélturbinákban. A ritka és drága fémekből készülő mágnesek felhasználásakor a takarékosságra kiemelt szempont, ezért a Delaware-i Egyetem kutatói jelenleg azon dolgoznak, hogy a mágnesek előállításához szükséges eljárást tökéletesítsék. Az olvadás nélküli hevítéssel készült mágnesek elektromos ellenállását harminc százalékkal szeretnék megnövelni, így ezekből már kevesebb is elég lesz az egyes eszközökbe, csökkentve azok tömegét és árát, valamint növelve hatékonyságukat.

A hidrogéncellák jelenthetik a jövő környezetbarát járműveinek energiaforrását, amennyiben az előállításukat sikerül költséghatékonyabbá tenni. Mivel a cellákhoz platinára van szükség jelenleg még költséges előállításuk. A National Institute of Standards and Technology kutatói azonban megtalálták a módját a költségek csökkentésének. Az eljárás szerint a pozitív és negatív töltés gyors váltogatásával bármilyen tetszőleges vastagságú fémréteg kialakítható egy felületen, egészen az egyatomos rétegekig, jóval olcsóbban és egyszerűbben, mint eddig.

Még drága a hidrogéncella Forrás: AFP/Kisbenedek Attila

Egyes felmérések szerint jelenleg a felhasznált energia kétharmada veszik el hulladékhőként, legyen szó közlekedésről vagy éppen fűtésről. A hőszivattyúk és egyéb megoldások mellett a Michingani Állami Egyetem kutatói olyan anyagot mutattak be, amely képes a hulladékhő 15-20 százalékának újrahasznosítására. Terveik szerint gyárkémények vagy hajók hulladékhőjét hasznosíthatják majd, de akár autók kipufogórendszerébe is integrálhatóak lesznek az energiavisszanyerő berendezések.

Könnyebb környezetbarát csomagolás

A műanyag csomagolóanyagok nagyrésze még a mai napig szeméttelepeken vagy éppen az óceánokban végzi, jelentős károkat okozva. A jövő anyagai azonban már természetesek lehetnek, amelyek könnyen lebomlanak. Az amerikai kormány jelenleg 35 millió dollárt költ olcsóbb szénszálas anyagok fejlesztésére, míg a Harvardon a kitin és selyem ötvözéséből készült anyagból próbálnak lebomló csomagolóanyagott alkotni, ami véleményük szerint egészségügyi felhasználásra is alkalmas lesz. Szintén természetes anyagból készül a gomba alapú csomagoló, ami teljesen környezetbarát, könnyen lebomló. A gomba alapú anyag még ehető is, bár az íze pocsék.

Eltűnhetnek a műanyaghegyek Forrás: AFP/PhotoAlto

A felsorolt példák némelyikét már évek óta fejelsztik, némelyikükkel csupán most kezdtek el foglalkozni a kutatók, így nem tudható, mikor lesznek tömegesen felhaszálhatóak. Addig azonban maradnak a megszokott anyagok és technológiák, amelyek használatát ésszerű korlátok között kell tartani saját érdekünkben is.