۵ ماده اسرار‌آمیز که همه چیز را عوض خواهند کرد

انقلابی در مواد در راه است
که از سطح جاده‌ها گرفته تا سطح پوست ما، همه جا را در خواهد نوردید

مجید جویا | اگر بخواهیم تاثیرگذارترین پیشرفت‌های فناوری را که آینده صنایع بشری را تحت تاثیر قرار می‌دهند نام ببریم، احتمالا مواردی در زمینه روباتیک، حسگرها و محاسبات با کارایی بالا انتخاب خواهد شد. اما هر فناوری که انتخاب کنیم، هیچ چیزی بیشتر از یک مورد نحوه ساخته شدن اشیاء و توانایی‌های عملیاتی آنها را تحت تاثیر قرار نمی‌دهد؛ اینکه تولیدکنندگان آنها از چه موادی برای ساختن آنها استفاده می‌کنند. 

 
مواد جدید هم فرایند ساخت و هم نتیجه نهایی را تحت تاثیر قرار می‌دهند. آنها مخترعان و مهندسان را قادر می‌کنند نسل بعدی فناوری‌ها را خلق کنند که طیف وسیعی از فناوری‌های آینده، از تجهیزات کامپیوتری و وسایل زندگی روزمره، تا پیشرفت‌های پزشکی و ساختمان‌سازی را دگرگون خواهند کرد.

رایانه
تجهیزات الکترونیکی پلاستیکی

تجهیزات الکترونیک کم کم از وابستگی به اتصالات سیمی فاصله می‌گیرند و تبدیل به اجزای ذاتی ساختمان‌ها، ماشین‌ها و لباس‌ها می‌شوند. فناوری که این موضوع را امکان‌پذیر کرده است، الکترونیک پلاستیک است؛ پلیمرهایی (مولکول‌های بزرگ تشکیل شده از واحدهای کوچک‌تر تکرار شونده) که دستکاری شده‌اند تا الکتریسیته را هدایت و ذخیره کنند. با داشتن این مواد، می‌توانید مدارهای الکتریکی و حتی باتری را چاپ کنید و طی تولید محصولات، آنها را درون‌شان ایجاد کنید.
در حال حاضر، خالکوبی‌ها فقط کاربرد زیبایی دارند، ولی تتوهای الکترونیک به زودی از راه خواهند رسید. اینها مدارهای الکترونیکی هستند که حسگرهایی درون خود دارند و می‌توانند همانند پوست بدن منبسط شوند. آنها ما را قادر می‌کنند که با ضربه زدن به پوست‌مان با کامپیوترها و روبات‌ها ارتباط برقرار کنیم و همچنین دمای بدن، میزان کشش پوست و سیگنال‌های الکتریکی منتشر شده از بدن را اندازه‌گیری کنیم. در آینده خواهیم توانست از آنها برای نظارت دائم بر وضع سلامت بدن‌مان استفاده کنیم.

حمل و نقل
جاده‌های خود تعمیر

جاده‌هایی که می‌توانند خودشان را تعمیر کنند بخش جدایی ناپذیری از آینده خواهند بود، اگرچه ممکن است به این زودی‌ها شاهد آنها نباشیم. جاده‌های ما از جنس ترکیب ارزان قیمت دو ماده آسفالت و سنگ هستند. این جاده‌های آسفالتی همواره در معرض خرابی هستند. در شرایط استفاده مداوم، سنگ‌های سطح جاده شل می‌شوند و اول منجر به ایجاد ترک و پس از مدتی سوراخ‌هایی در سطح جاده می‌شوند. در نهایت هم، جاده تکه تکه شده و دست‌اندازهای بزرگی در طول آن ایجاد می‌شود. تعمیر جاده کار پر هزینه‌ای است که نیازمند کندن کل سطح جاده و آسفالت دوباره آن است، که البته تاخیرهای طولانی ناشی از بسته شدن جاده را هم باید به آن افزود. بنابراین خیلی بهتر خواهد بود اگر بتوانیم جاده‌هایی بسازیم که خود به خود شکاف‌ها و ترک‌های کوچک ایجاد شده در سطح خود را تعمیر کنند.
آسفالت خود تعمیر دربردارنده الیاف فولادی ریزی است که در داخل ماده به هم متصل می‌شوند تا حلقه‌های هادی تشکیل دهند. از طریق القای الکتریکی می‌توان این الیاف را گرم کرد، که باعث ذوب شدن آسفالت و پر شدن هر شکاف کوچک می‌شود، و مانع از آن می‌شود که شکاف بزرگ‌تر شده و تبدیل به دست‌انداز شود. بخش عمده کار روی این فناوری در دانشگاه صنعتی دلف هلند در حال انجام است و هم اکنون نیز در جاده‌های ویژه موتورسواری دارد آزمایش می‌شود.

تجهیزات الکترونیک مصرفی
او‌ ال‌ای‌دی‌های انعطاف‌پذیر

ما عادت کرده‌ایم نمایشگرها را به صورت سطوحی سخت، صاف و چهار ضلعی ببینیم. اما با توجه به فراگیر شدن موادی به نام دیود‌های ساطع کننده نور ارگانیک یا به اختصارOLED، وضع عوض خواهد شد. این مواد همانند پلاستیک‌های پلی‌اتیلنی پلیمر محسوب می‌شوند، اما از سوی دیگر خواص نیمه‌هادی همانند سیلیکون دارند. در نتیجه می‌توان آنها را به گونه‌ای ساخت که از خود نور ساطع کنند. با توجه به ماهیت پلاستیکی این مواد، می‌توان آنها را روی گستره وسیعی از سطوح منحنی چاپ کرد. این مواد همچنین انعطاف پذیری بالایی دارند و در نتیجه حتی می‌توان نمایشگرهای ساخته شده از آنها را مثل کاغذ، لوله کرد.
برای سالیان سال، او‌ال‌ای‌دی‌های انعطاف‌پذیر به دلیل وجود چند مشکل تکنیکی در ابتدای راه گیر کرده بودند. مهم‌ترین مشکل این بود که تولید پیکسل‌ها نیاز به چندین لایه از مواد دارد که به هم پیوسته باشند. این ساندویچ چند لایه باید خواص الکتریکی و نوری خود را هنگامی که خم می‌شود نیز حفظ کند؛ مساله‌ای که به هیچ وجه کار ساده‌ای نیست.
مردم سال‌ها بود که در مورد نمایشگرهای انعطاف‌پذیر صحبت می‌کردند؛ ولی اکنون غول‌های صنعت الکترونیک مانند ال‌جی و سامسونگ و سونی به‌زودی تلفن‌های همراه مجهز به نمایشگرهای تاشو و خم‌شوی خود را معرفی خواهند کرد،آینده، احتمالا شاهد صفحات نمایش او‌ال‌ای‌دی انعطاف‌پذیر، نمایشگرهای قابل لوله شدن و کاغذهای الکترونیک خواهیم بود. همچنین هیچ دلیلی وجود ندارد که آنها نتوانند بخشی از لباس و کاغذ دیواری شوند. هم اکنون نمونه‌های اولیه نمایشگرهایی ساخته شده‌اند که می‌توان آنها را دور یک مداد لوله کرد.

سلامت
نانو ذرات طلا

رنگ نانو ذرات طلا با اندازه آنها تغییر می‌کند. این مساله ناشی از چیزی است که تشدید (رزونانس) پلاسمون نامیده می‌شود و به معنی نوسان الکترون‌ها در ذرات است. ذرات با اندازه‌های مختلف، فرکانس تشدید متفاوتی دارندکه موجب تفاوت رنگ‌ها می‌شود. این پدیده مفیدی است، زیرا اندازه نانو ذرات در یک مایع در حضور برخی پروتئین‌های خاص مرتبط با بیماری‌هایی چون سرطان و مالاریا تغییر می‌کند. وقتی نانو ذرات طلا به پروتئین می‌چسبند، به هم می‌پیوندند و اندازه آنها بزرگ‌تر می‌شود که موجب تغییر رنگ مایع می‌شود.
زیبایی چنین آزمایشی این است که هر کس می‌تواند آنها را انجام دهد، نتیجه روشنی دارد و نیاز به تجهیزات پیچیده یا گران‌قیمت ندارد. چنین آزمایشی به رغم اینکه از طلا استفاده می‌کند، ارزان‌قیمت هم هست؛ این واقعیت که طلای مورد استفاده به صورت نانو ذره است، به معنای کم بودن کمیت آن است. اگر تاکنون فقط آزمایش بارداری را می‌توانستیم در خانه انجام دهیم، اینک نانو ذرات طلا، خانه ما را به آزمایشگاه بزرگ‌تری تبدیل خواهند کرد.

ساخت و ساز
مواد فوق آب‌گریز

مواد آب‌گریز، موادی هستند که آب را از خود می‌رانند. مواد فوق آب‌گریز آب را با چنان قدرتی می‌رانند که قطرات آب از روی سطح آنها بالا می‌پرند. مواد آب‌گریز معمولا مواد شیمیایی روغنی یا چربی هستند که الکترون‌های‌شان چنان متفاوت از مولکول‌های آب توزیع شده‌اند که دو ماده با هم مخلوط نمی‌شوند.
مواد فوق آب‌گریز شیمی مشابهی دارند، ولی سطح آنها خیلی سخت‌تر از گروه اول است. این به آن معنی است که قطرات آبی که روی آنها می‌نشینند وادار می‌شوند که به صورت توپ‌های کروی به سمت بالا بجهند. این قطرات تحرک بسیار زیادی دارند، در نتیجه از روی سطح سر خورده و خارج می‌شوند.
فایده این خاصیت تنها افزایش دفع آب نیست، بلکه یک فرایند خود پاک‌کنندگی را هم شامل می‌شود؛ چرا که قطرات آب ذرات گرد و غبار را به خود گرفته و از روی سطح ماده پاک می‌کنند. استفاده از این فناوری در ساختمان‌ها، تلفن‌ها و لباس‌ها برای تمیز و خشک نگاه داشتن آنها آغاز شده است و اهمیت آن هر روز بیشتر خواهد شد.