Transparentný hliník

Hliník (aluminium) je jednoducho úžasný materiál. Má nespočetne veľa možností použitia, či už ako samotný kov, ktorý je ľahký a pevný, ale aj ako súčasť zlúčenín a kompozitov. V určitej kombinácii dokáže byť dokonca transparentný.
Aluminium oxynitrid alebo AlON je transparentná keramika s podielom hliníku 30-35%. Tento kompozit je napríklad 4x tvrdší ako sklo a svoje vlastnosti si zachováva až do teploty 1,200°C (jeho teplota topenia je 2135°C). Patrí do skupiny tzv. transparentných keramík. Patrí sem tiež zafír, spinel alebo yttria.

Využitie: 
- tak ako väčšina nových materiálov je využitý v armáde napríklad ako veľmi pevné a odolné sklo alebo súčasť rôznych ochranných zariadení
- optika, šošovky
- elektronika, LED
- laser

Fotonické kryštáli

Farba
Na úvod trochu teórie o tom, čo to vlastne farba je. Veď sa s ňou stretávame každý deň a veľa ľudí ani netuší, čím je to spôsobené.
Farba predmetov a okolitého prostredia je vlastne odrazené svetlo určitej vlnovej dĺžky od daného predmetu alebo prostredia, ktoré naše oko dokáže vnímať. Napríklad, ak má predmet červenú farbu, jeho povrch pohltil všetko svetlo okrem vlnovej dĺžky červeného svetla.
Farbu nejakého predmetu je možné dosiahnuť chemickým zložením materiálov alebo zmenou vnútornej štruktúry materiálu. Ľudia najčastejšie vytvárajú farebné odtiene zmenou chemického zloženia, pridávaním rôznych pigmentov. Príroda však veľmi často a s obľubou, používa aj ten druhý spôsoby.

Tekutý kov /amorphous metal/

Vzniká pri prudkom ochladení kovu, pričom ochladenie kovu je také rýchle, že v jeho štruktúre sa nestihne vytvoriť kryštalická mriežka. Väčšinou sa jedná o zliatiny kovov.

Vlastnosti:
- skoro dva krát odolnejšie ako titán
- vynikajúco pohlcuje energiu
- sú o mnoho elastickejšie ako klasické kovy, čiže odolnejšie voči plastickej deformácii
- vysoký elektrický odpor
- nižšia tepelná vodivosť
- sú nemagnetické 
- lepšia odolnosť voči korózii

Padovanov číselný rad

Ďalšia krása čísel. Špirála vytvorená z rovnostranných trojuholníkov, ktorých dĺžky strán sú číslami Padovanovho číselného radu.

1, 1, 1, 2, 2, 3, 4, 5, 7, 9, 12, 16, 21, 28, 37, 49, 65, 86, 114, 151, 200, 265, ... 

Ak by niekto túžil bližšie pochopiť tento rad, tu je odkaz.
Nechyba ani fan page na facebooku.

Gyroida /superštruktúra/

Trojrozmerná pórovitá štruktúra s najmenším možným povrchom. Aj tak by sa dala nazvať gyroida, objavená pre NASA Alanom Schoenom v roku 1970. Cieľom NASA bolo vytvoriť ultra-ľahkú a ultra-pevnú štruktúru pre kozmické zariadenia, ktorá by potreboval, čo najmenej materiálu. Až neskôr sa zistilo, že príroda nás aj v tomto dávno predbehla. Šupiny motýlích krídel majú takúto štruktúru a vytvárajú fotonické kryštáli. Na základe jemnej zmeny tejto štruktúry sa vytvárajú farebné odtiene motýľov.

Milujeme trojuholník

Je to dvojrozmerný útvar a jeden zo základných rovinných geometrických útvarov mnohouholník s troma vrcholmi a stranami. Súčet vnútorných uhlov trojuholníka je 180°.

http://www.interactivetriangulation.com/

Materiálové knižky

Materials for Inspirational design - Chris Lefteri
- bolo vydaných aj niekoľko publikácií, ktoré sa venujú špeciálne iba určitému druhu materiálov (napr. kov, keramika, sklo)
Materiology - Daniel Kula, Élodie Ternaux materiálová knižnica matériO
- táto publikácia bola preložená aj do slovenskej a českej verzie, avšak nie je možné si ju zakúpiť. Je dostupná iba v univerzitných knižniciach.
Smart materials in architecture, interior architecture and design
Smart Materials and New Technologies - Michelle Addington and Daniel Schodek

Strieborný pomer vs. Zlatý pomer

Magický a veľmi dobre známy zlatý pomer má aj svojho menej známeho brata - strieborný pomer. Tento pomer bol skúmaný už za čias Grékov ale svoj názov dostalo až nedávno.
Najlepšie vysvetlenie oboch týchto pomerov bude ich porovnanie.


Grafické znázornenie:
zlatý pomer a+b:a = a:b

strieborný pomer 2a+b:a = a:b

Ferrofluid /tekutý magnet/

Ako by sa vám páčilo, keby ste mali tekutinu, ktorá dokáže tiecť smerom nahor. Podľa mňa celkom zaujímavé. Takáto tekutina existuje a je to viac než inšpiratívny materiál. Ide o magnetickú tekutinu, ktorá podobne ako magnet reaguje v magnetickom poli.
Ferrofluid je tekutá suspenzia (zmes tuhých čiastočiek rozpustená v kvapaline) z magnetických nanočastíc (menej než 10 nm), povrchovo aktívnej látky (surfaktantu) a rozpúšťadla (napríklad oleja), magnetickou zložkou je väčšinou hematit alebo magnetit.

Využitie:
- mazivo, ktoré odporuje gravitácii
- ako chladiaca tekutina
- umenie. Americké štúdio CZferro http://www.czferro.com/

Videá:
http://www.youtube.com/watch?v=xiqGSPAWDgk  (1:13)
http://www.youtube.com/watch?v=1T1JK7-nqr8
http://www.youtube.com/watch?v=HQzEBBmF960&feature=related
http://www.youtube.com/watch?v=OsW8zctD7CM&feature=related

Je môžné si to objednať na tejto stránke http://www.ferrolabs.com/en/products/1/

Nanomateriály

Sú naozaj nanomateriály niečím novým, výsledkom posledných možno 20-tich rokov? Musím povedať, že nie je celkom tomu tak.

Napríklad damascénske meče sú dobrý príkladom z histórie. Ich ostrie nebolo možné takmer vôbec vytupiť a dokázali preseknúť hodváb. Ako to v Damasku výrobcovia mečov - mečiari dokázali? Podľa vedcov z drážďanskej Technickej univerzity, poznali už vtedy nanotechnológie. Prítomnosť vlákien z karbidu železa a čistého uhlíka dávala damascénskej povestnej oceli schopnosť znášať veľkú záťaž a námahu na ostrie mečov.

Nanotechnológia je v podstate práca s materiálmi na úrovni nanometrov, využívanie nanoštruktúr alebo pracovať s presnosťou na nanometre. Je to interdisciplinárny odbor, ktorý zasiahol takmer všetky odvetvia priemyslu (elektrotechnika, medicína, biotechnológie). Najznámejším a najviac skúmaným nonomateriálom sú uhlíkové nanotrubice.

Bližší popis:
Úvod do problematiky nanotechnologií.pdf
Úvod do nanomateriálú na web.pdf

Design a nanomateriály:
http://www.elsevier.com/wps/find/bookdescription.cws_home/715420/description#description

Dynomighty

Tri nie len magnetické hračky.

http://www.youtube.com/watch?v=6uZnmvjXjo0&feature=relmfu
http://www.youtube.com/watch?feature=endscreen&v=9_5EY0rnJzE
http://www.youtube.com/watch?v=45spU77ax5s&feature=relmfu

Najľahší materiál na svete

V časopise Science predstavil osemčlenný tím amerických vedcov z troch kalifornských inštitúcií vraj najľahší doteraz vytvorený materiál. S objemovou hmotnosťou len 0,9 miligramu na centimeter kubický je stokrát ľahší ako penový polystyrén. 99,99% jeho objemu vypĺňa vzduch a len stotinu percenta pevná látka. Tajomstvo spočíva vo vnútornej mikroštruktúre tvorenej z dutých nanotrubiek. Doposiaľ najľahším materiálom bol kremičitý aerogel, ktorý tak prišiel o svoje prvenstvo.
 

Bližší popis:
http://www.osel.cz/index.php?clanek=5991

Video:
http://www.youtube.com/watch?v=ACXe6iQFI6U&feature=related

Fullerény /perspektíva do budúcnosti/

Pod názvom fullerény rozumieme skupinu alotropických modifikácii (vlastnosť niektorých prvkov vyskytovať sa vo viacerých tvarových sústavách) čistého uhlíka. Prvý fullerén bol objavený v roku 1985 vo výskumnom centre Bayreuthskej univerzity v Nemecku. Nový materiál bol pomenovaný po architektovi Robertovi Buckminsterovi Fullerovi, ktorý bol známy stavebnými konštrukciami veľmi podobnými klastru prvého fullerénu.

V súčasnej dobe spolu s grafénom ide o najperspektívnejší a najviac skúmaný materiál, tzv. materiál budúcnosti. Z fullerénov sa ďalej vyrábajú uhlíkové nanotrubice, ktoré majú neustále sa rozširujúci rozsah použitia.

Niektoré výnimočné vlastnosti:
- tvrdosť väčšiu ako diamant
- Youngov modul pružnosti nanorúrok je 1,25 až 3,6 TPa
- supravodivosť (materiál nekladie takmer žiadny zaznamenateľný odpor prechodu elektrického prúdu)
- je polovodičom
- feromagnetizmus (jav pri ktorom sa materiály ako železo vo vonkajšom magnetickom poli zmagnetizujú a zostanú zmagnetizované istý čas po skončení pôsobenia poľa)

Bližší popis:
http://www.materialing.com/fullereny
http://www.fpv.umb.sk/kat/kch/kmetova/fullereny/index.html
http://cs.wikipedia.org/wiki/Fullereny

Video:
http://www.youtube.com/watch?v=n8dsHu_ErwE&feature=related
http://www.youtube.com/watch?v=VpuRDFfrtQU

Syntetický zafír

Jedným z materiálov súčasnej doby, ktorý stojí za povšimnutie je aj syntetický zafír. Tento materiál je známy od nepamäti ako drahokam, menej je však známy ako súčasť najmodernejších prístrojov. Jeho vlastnosti a možnosti využitia ho predurčujú na to, aby sa stal jednou z dôležitých surovín 21. storočia.

Zafír je tvorený oxidom hlinitým -Al2O3 a prímesami rôznych prvkov, ktoré mu dávajú rôzne sfarbenie, a tým prepúšťa svetlo rôznej vlnovej dĺžky. Je to po diamante druhý najtvrdší materiál. Oproti diamantu je ho možné vyrábať lacnejšie a vo väčších rozmeroch.



Využitie:
- zafírové sklo
hodinky so zafírovým sklom - http://www.indigofan.com/indigofan/labels/Wristwatches.html
- ostrie rezných nástrojov
skalpel - http://iscrystals.com/page-details.html?cat_id=75&id=90
- elektroizolant
- extrémne namáhané ložiská
- LED
- lasery
- ľudské implantáty

Bližšie informácie:
Umelý zafír - materiál pre 21. storočie

Aerogél /rekordman/

Aerogél má vďaka svojím fyzikálnym vlastnostiam niekoľko záznamov v Guinnessovej knihe rekordov, vrátane položiek najlepší tepelný izolant a len nedávno bola prekonaná jeho najmenšia hustota pevnej látky. Aerogél vydrží 2 000 násobok svojej vlastnej váhy. Aj kvôli tomu, že je skoro úplne transparentný sa nazýva tiež zamrznutý dym. Vyrába sa sól-gélovou metódou.

Využitie:
Rozsiahlejšie využitie tejto látky je zatiaľ však obmedzené, lebo pri styku s vodou sa opäť mení na gél. Ak však je umiestený medzi materiály má vynikajúce tepelno izolačné vlastnosti.

- NASA ho použila na zachytenie prachových častíc z chvosta kométy pomocou kozmickej sondy Stardust.
- Vynikajúci pohlcovač chemických látok, katalyzátor či nosič katalyzátoru.
- Vynikajúce izolačné vlastnosti, architektúra.

Bližší popis:
http://sk.wikipedia.org/wiki/Aerog%C3%A9l
http://www.gzespace.com/gzenew/index.php?pg=aerogel&lang=en&PHPSESSID=83f3cd393441252283422ef26b6cfefa

Video:
http://www.youtube.com/watch?v=HoCAxS4vqwQ

Inšpiratívne TED videá o produktovom dizajne

http://webexpedition18.com/articles/five-of-the-best-product-and-industrial-design-talks-on-ted/

Smart glass /inteligentné sklo/

Šikovné sklá sú naozaj celkom šikovné. Dokáže sa zmeniť z priehľadného na nepriehľadné v zlomku sekundy alebo prepúšťať svetlo len s určitou vlnovou dĺžkou. Medzi dve skla je vsadená tenká vrstva oxidu kovu alebo tekutých kryštálov. Pri prechode elektrickým prúdom menia tieto vrstvy vlastnosti. Napríklad ak sú tekuté kryštáli náhodne rozptýlené, sklo je nepriehľadné.  Pri prechode elektrickým prúdom sa kryštáli usporiadajú a sklo sa stáva priehľadným.

Využitie:
Naozaj široké - každý túži mať súkromie vtedy kedy ho potrebuje, alebo vidieť len to, čo chce.

Videá:
http://www.youtube.com/watch?v=-aliXxhFmd8
http://www.youtube.com/watch?v=tfWsuJDzUNY&feature=related

Materiály s tvarovou pamäťou /naspäť do pôvodného stavu

Pokryvíte, pokrútite a ono sa to aj tak narovná tak ako to bolo predtým. Jednoducho si pamätá ako vyzeral. A to je len obyčajný materiál.

Zliatiny s tvarovou pamäťou
Sú zliatiny, ktoré si “pamätajú” svoj ​​pôvodný tvar za studena. Návrat do pôvodného tvaru sa uskutoční zahriatím na určitú teplotu. Využívajú sa tri hlavné zliatiny meď-zinok-hliník- nikel (CuZnAlNi), meď-hliník-nikel (CuAlNi), titán-nikel (TiNi) nazývaný tiež NiTinol. Existuje mnoho zliatin s tvarovou pamäťou avšak ich pamäťový efekt je malý alebo nestabilný, preto sa veľmi nevyužívajú.

Efekt tvarovej pamäte má dva základné prejavy
1. Jednosmerný - deformovaná zliatina sa pôsobením tepla dostane do pôvodného tvaru
2. Dvojsmerná - materiál si pamätá dva rôzne tvary. Jeden tvar, keď je v základnom tvare a druhý tvar po zahriatí.

Kovové peny, keramické peny, nonopeny /štruktúra ako ľudská kosť/

Keď sa povie pena, každý si asi predstaví penu vo vani alebo možno mäkkú špongiu. No tieto peny sa ani zďaleka takýmito vlastnosťami nevyznačujú. Sú tvrdé a pevné. Jediné, čo majú spoločné je však ich rovnaká štruktúra.

Kovové peny
Sú kovové zliatiny s pórovitou štruktúrou peny. Najčastejšie sú to zliatiny hliníku, ktorého technológia výroby bola zdokonalená práve na Slovensku.

Vlastnosti penového hliníka:
1. vyznačuje sa vysokou tuhosťou a nízkou hustotou (môže byť nižšia ako voda)
2. je schopný absorbovať veľké množstvo nárazovej energie nezávisle od smeru nárazu
3. účinne pohlcuje hluk, elektromagnetické žiarenie a tlmí vibrácie
4. je tepelne odolný a nehorľavý
5. je recyklovateľný a zdravotne vyhovujúci (v ohni neuvoľňuje toxické plyny)
Kovové peny z titánu alebo tantálu sa používajú ako protézy alebo časť protézy. Vďaka svojej pórovitej štruktúre sa ľahšie zrastú s kosťou a môžu umožniť dokonca vytvorenie cievneho systému v tejto časti.

Inšpirácia:
http://www.yankodesign.com/2009/04/07/would-you-use-a-bone-folder-as-a-knife/

WREL a WiTricity /bez káblov/

Dve technológie umožňujúce prenos elektrickej energie bez použitia káblov
http://ecoupled.com/

Využitie:
Už nikdy viac káble.

Video:
http://www.youtube.com/watch?v=2ODW-ntPHSU&feature=related
http://vimeo.com/6637451
http://www.youtube.com/watch?v=MgBYQh4zC2Y