Коллектив авторов - На что похоже будущее? Даже ученые не могут предсказать… или могут?

В условиях холодного климата велосипедистам нужна одежда, способная адаптироваться к теплу, выделяемому телом: при больших физических нагрузках во время езды на велосипеде она должна обеспечивать хорошую вентиляцию, а в обычных условиях — сохранять тепло. Для решения этой проблемы могут быть использованы полимеры с памятью формы, быстро меняющие ее при нагреве. Полимеры — это материалы, молекулы которых состоят из большого количества атомов, соединенных в длинные цепочки. Примеры полимеров — это резина, пластмассы и такие вещества природного происхождения, как белки. Свою исходную форму, ту, которую он «запоминает», полимер получает в процессе производства. На последнем этапе такой материал нагревается, ему придается другая, временная, форма, после чего он охлаждается. Временную форму он сохраняет до того момента, когда он будет нагрет до температуры перехода в пластическое состояние. После этого он восстанавливает свою исходную форму. Каждый раз, когда материал нагревается или охлаждается до определенной температуры, он принимает одну из форм, находящихся в его «памяти». В будущем в качестве подстежки в куртках для велосипедистов можно было бы использовать мягкий полимер с памятью формы, который будет удерживать воздух подобно спальному мешку при низких температурах, а во время повышенной физической активности — сжиматься, чтобы обеспечивать отток выделяемого телом избыточного тепла.

Аналогичным образом ведут себя чувствительные к влаге полимеры — только они меняют свою форму при контакте с водой. Когда он сухой, такой полимер остается жестким, но стоит материалу вступить во взаимодействие с водой, которая выступает в данном случае в качестве пластификатора, как он размягчается. Из подобных полимеров можно получить ткань с миниатюрными влагочувствительными чешуйками, которые в сухом состоянии располагаются под прямым углом к волокнам, что обеспечивает оптимальную воздухопроницаемость. Стоит пойти дождю, чешуйки размягчаются, опускаются и накладываются друг на друга, образуя водонепроницаемый слой.

Все мы хорошо знакомы со свойствами нашей кожи, обеспечивающими ее восстановление при повреждении. Они бывают полезными, например, при падении с велосипеда. Благодаря самовосстанавливающимся текстильным изделиям в будущем то же самое может происходить с нашей порванной одеждой. В составляющих ее тканях будет содержаться необычный ингредиент — специальный белок, который в своей природной форме встречается в зубчиках на присосках щупалец кальмаров и который может быть синтезирован в лабораторных условиях. Когда ткань рвется, данный белок обеспечивает формирование новых химических связей по обеим сторонам разрыва. Таким образом, менее чем за минуту ткань сама себя «зашивает» — достаточно лишь добавить воду и сдавить место разрыва. Так что любителям велосипедных прогулок больше не придется заботиться о порванной одежде. Жаль, что душевные травмы так быстро не исцелить.

Более 500 лет назад, за несколько столетий до того, как людям в голову пришла идея самого обычного велосипеда, в воображении Леонардо да Винчи родился образ летательного аппарата, вдохновленный полетами животных. Придуманная им конструкция предполагала использование скрепленных шарнирами гибких крыльев из дерева и шелка, которыми можно было бы махать так же, как это делают птицы или летучие мыши. Хотя современные самолеты отчасти сохраняют сходство с двукрылым изобретением Леонардо, они имеют жесткий каркас с небольшим количеством подвижных деталей, которые к тому же перемещаются в строго заданных рамках. Заглядывая в будущее, можно предсказать, что благодаря умным материалам мы сможем преодолеть ограничения, накладываемые жесткостью существующих вариантов конструкции, вернувшись к чертежной доске Леонардо, чтобы воплотить его идею о летательном аппарате, который был бы прочным и гибким, а также мог распознавать особенности окружающей среды и адаптироваться к ним.

Во время полета самолет подвергается действию множества различных сил, с которыми традиционное жесткое крыло зачастую справляется далеко не лучшим образом. В будущем у самолетов могут появиться крылья, поверхность которых будет становиться то плоской, то выпуклой с целью достижения оптимальной подъемной силы аэродинамического профиля. Они будут складываться, удлиняться, скручиваться или прижиматься к фюзеляжу в соответствии с особенностями разных стадий полета. Благодаря этой способности адаптироваться в реальном времени удастся уменьшить сопротивление воздуха и повысить маневренность, что позволит сократить длину разбега перед взлетом и добиться оптимальных аэродинамических показателей непосредственно в воздухе, в условиях полета. В результате самолеты станут еще комфортнее для пассажиров, время полета сократится, а потребление топлива — уменьшится.