Взламывая технологии

Это сплав железа, углерода и, как правило, других элементов. Добавление углерода (1–2 %) делает сплав гораздо более прочным, чем чистое железо. Изготовление стали было сложным и дорогим до тех пор, пока в 1850-х гг. не был разработан процесс ее массового производства. Сегодня это самый дешевый и самый распространенный металл, используемый в строительстве. Он в сотни раз прочнее бетона и легче переносит высокое давление.

^{Для поддержки этого моста используются стальные арки. Сталь необходимо защищать от коррозии. Самый простой способ защиты — покрасить металл, ограждая его от влияния окружающей среды}

Алюминий

Это самый распространенный металл в земной коре. Он активно реагирует с другими веществами, поэтому его трудно выделить из руды. В 1880-х гг. был разработан электрохимический процесс, удешевивший производство алюминия. Алюминий не так прочен, как сталь, но значительно менее плотный и поэтому используется для создания жестких, но легких конструкций.

^{Алюминий не только легче стали, но и не подвержен коррозии}

Пластмасса (пластик)

Термин «пластмасса» означает свойство материала — его способность под некоторым воздействием менять свою форму и впоследствии сохранять ее. Так называют большую группу соединений с этим свойством, многие из которых изготовлены из веществ, полученных из нефти. Пластмассы — полимеры, то есть они состоят из длинных цепочек молекул. Эти макромолекулы можно по-разному организовать, чтобы получить прочные и легкие предметы практически любой формы. Некоторые пластмассы (термопласты) можно многократно нагревать, меняя их форму, а в других (термореактивных) макромолекулы закрепляются и уже не могут быть изменены.

^{Компоненты этого машинного двигателя сделаны не из металла, а из термореактивных пластмасс, которые остаются прочными при высоких температурах}

Углеродное волокно (углеволокно)

Этот современный материал очень легкий и прочный, что делает его хорошей альтернативой металлу. Углеволокно состоит из длинных нитей углерода, связанных между собой. Угле-волокно — один из частых компонентов композиционных материалов, в которых одновременно используются металлы, пластмассы и другие вещества. Инженеры создают композиционные материалы с самыми разными свойствами, чтобы решать различные задачи.

^{Корпус этого мотоцикла сделан из углеволокна. Это делает его легче, что обеспечивает более эффективный расход топлива}

Умные материалы

Это общий термин, который относится к широкому спектру материалов, способных реагировать на окружающую среду и менять свои свойства. Самый известный умный материал — кварц. Кварцевые кристаллы вырабатывают электрический ток при сжатии и вибрируют, когда электризуются. Другие умные материалы меняют свои свойства при изменении температуры или под воздействием магнитного поля. Одно из удивительных новых свойств — эффект памяти формы: при определенных условиях (например, при некоторой температуре) материал меняет форму на иную, заданную предварительно.

^{Этот плоский термометр сделан из умного материала. Его цвет меняется в зависимости от температуры: прижатый к коже термометр показывает температуру тела}

^{Цифровые часы отсчитывают время с помощью ритмичной вибрации наэлектризованного кварца — самое первое использование умного материала}

Нерешенные вопросы

Каждый инженер участвует в строительстве будущего, он совершенствует старые конструкции, делает их больше или лучше. Пределы возможного существуют лишь в нашем воображении. Давайте взглянем на некоторые возможные нововведения.

Можно ли создать новую Землю?