materiály

Studie v časopise Nature Materials upozorňuje, že současné plynové turbíny nejsou připraveny na spalování vodíku. Vodík proniká do niklových superslitin a při vysokých teplotách výrazně zvyšuje jejich křehkost, což může vést až k vážnému poškození součástí. Největší potíže se objevily při zahřívání zhruba mezi 400 a 600 °C, kdy se tažnost materiálu snížila až o 30 procent. Atomy vodíku narušují karbidy, které slitinám dodávají pevnost, a mohou v nich vytvářet metan s vysokým lokálním tlakem. Rozvoj vodíkové energetiky proto může vyžadovat nové slitiny nejen pro potrubí a zásobníky, ale i pro turbíny a letecké motory.

Vědci vyvinuli silné opakovaně použitelné lepidlo, které dokáže spojovat různé povrchy přímo pod vodou. Materiál využívá supramolekulární iontovou kapalinu: po kontaktu s vodou se jeho částice přeskupí do husté struktury odolné vůči vodě. Hydrofobní vlastnosti zároveň vytlačují vodní vrstvu, jež běžně brání přilnutí. Při zkouškách dosáhlo lepidlo pevnosti 1,1 milionu pascalů už po deseti sekundách a po více než tři roky uneslo ve vodě dvoukilogramové závaží. Účinnost si zachovalo také během osmi cyklů odpojení a opětovného připevnění, fungovalo ve slaném, kyselém i zásaditém prostředí; omezením jsou teploty nad 70 °C.

Evropští vědci vyvinuli robotický prst se syntetickou kůží, která při stlačení mění barvu odraženého světla. Kamera uvnitř prstu z těchto změn v reálném čase vytváří mapy tvaru povrchu, deformace i kontaktního tlaku s rozlišením 100 mikrometrů. Základem je Braggův reflektor z vrstev polymeru, jehož optické vlastnosti se při mechanickém namáhání mění. Senzor už dokázal zachytit detaily lidského prstu, mince i listu. Technologie by mohla najít uplatnění v robotických rukou či chirurgických nástrojích, její dlouhodobá odolnost při praktickém použití však ještě vyžaduje ověření.

Vědci z Louisiany vyvinuli nový kvantový materiál, který funguje při pokojové teplotě. Tento materiál je tvořený tenkou vrstvou zlata s mikroskopickými vzory na skleněném čipu. Klíčovou roli hrají fotony, které umožňují překonat tepelné rušení na atomární úrovni. Materiál, nazývaný plasmonický metakrystal, umožňuje transport kvantových stavů světla bez nutnosti chlazení na extrémně nízké teploty. Výzkum otevírá dveře pro praktické použití v kvantových technologiích, jako jsou kvantové komunikační sítě.

Vědci zkoumají včelí hedvábí jako potenciální nový supermateriál, který by mohl nahradit plast. Včelí hedvábí, které je lehké, odolné a biologicky odbouratelné, slibuje velký potenciál díky své unikátní struktuře a vlastnostem. Nejen, že je puncture-proof a antimikrobiální, ale je také flexibilní a prodyšné, což by mohlo být využito v biomedicíně. Výzkum zahrnuje izolaci hedvábí z úst larev včel pomocí 3D tištěného systému, což umožňuje minimalizovat invazivnost procesu. Ačkoli jsou aplikace ještě ve fázi výzkumu, technologie může otevřít dveře i k dalším studiím napříč různými druhy včel a jejich materiály.

Mezinárodní tým vědců vyvinul novou metodu tvorby slitin, která může vést k výrobě silnějších kovů. Tato technika využívá kontrolované teploty a delší dobu zpracování, což umožňuje atomům uspořádat se do stabilnějších struktur. Výsledná superslitina je dvakrát silnější než ocel a třikrát silnější než hliník. Výzkum nejenže zkoumá nový materiál, ale také nabízí možnost vytvářet slitiny s lepšími vlastnostmi bez zvyšování obsahu prvků. Tato inovace by mohla transformovat výrobní procesy v různých odvětvích průmyslu.

Vědci objevili nový stav hmoty, který byl původně považován za kvantovou spinovou kapalinu (QSL). Materiál cerium hořečnatý hexaluminát (CeMgAl11O19) vykazuje neobvyklé vlastnosti, které byly mylně přičítány QSL. Tyto výsledky mění pohled na hodnocení kandidátů na QSL. Objev je významný pro kvantové počítače, které by mohly díky QSL zlepšit stabilitu a výkon. Přestože CeMgAl11O19 není QSL, jeho vlastnosti mohou pomoci v dalším bádání ve fyzice. Výzkum zveřejněn v Science Advances.

Fyzici v USA vytvořili simulaci, která poprvé naznačuje možnost existence tzv. ideálního skla, jež by mělo minimální entropii. Tento typ skla, poprvé diskutovaný v roce 1948, by měl být amorfní a současně velmi uspořádaný, což by mu umožnilo chovat se jako dokonalý krystal. Výzkumníci z Oregonské univerzity použili pro simulaci dvoudimenzionální model, kde sklo vykazuje krystalické vlastnosti. I když se jedná o teoretickou práci, otevírá nový směr pro budoucí vývoj materiálů. K vytvoření ideálního skla budou však nutné novátorské přístupy, jelikož běžné tepelné procesy nestačí.

Inženýři z Cornellovy univerzity vytvořili dosud nejtmavší látku, která absorbuje 99,87 % světla. Tento ultratměsí efekt byl dosažen úpravou struktury materiálu pomocí syntetického melaninu a nanovláken. Inspirací pro tuto technologii byly ultratměvé peří samečků riflepata z Nové Guiney. Nová tkanina je snadno vyrobitelná a levnější než předchozí extrémně tmavé materiály jako Vantablack. Studie popisující tento proces byla publikována v časopise Nature Communications.