Wyżej wymieniono zaledwie dwa zastosowania dla kategorii inteligentnych materiałów, które są w stanie zmienić środowisko, w jakim się znajdują, oraz zaadaptować do jego warunków.
Według najnowszego raportu, inteligentne materiały - dla powstania których inspiracją były żywe istoty - mogą potencjalnie odmienić sposób, w jaki żyjemy. Mogą być jednak konieczne pewne regulacje, które pomogą uniknąć niezamierzonych skutków używania tego rodzaju materiałów, jak czytamy w oświadczeniu brytyjskiego Towarzystwa Królewskiego.
Niektóre “żywe” materiały są już obecne w naszym życiu i można je nabyć jako produkty komercyjne - np. farba, która sama się regeneruje, oraz samonaprawiający się beton. W przyszłości można spodziewać się wielu innych produktów tego rodzaju.
“Obecne stulecie jest dla nas bardzo ważne,” mówi profesor Mark Miodownik, jeden z przewodniczących przy powstawaniu raportu. “Nasze postrzeganie materiałów się zmienia: wytwarzamy je, stają się one coraz bardziej luksusowe, ale potem się psują i trzeba zastąpić je nowymi. Obecnie zaczynamy postrzegać je w sposób bardziej biologiczny.”
“W przyszłości, most, który ulegnie uszkodzeniu, sam rozpozna, że wymaga naprawy, i sam tej naprawy dokona.”
W przypadku samoreperującego się betonu, produkcja może odbywać się na dwa sposoby. W pierwszym używa się kapsułek zatopionych w betonie, które uwalniają swoją zawartość pod wpływem powstających uszkodzeń. Substancja zawarta w kapsułkach stworzona została na bazie asfaltu, który mineralizuje się pod wpływem dostępu powietrza i wody, wypełniając powstałe w betonie szczeliny.
W drugim sposobie produkcji również używa się kapsułek, tym razem jednak wypełnionych bakteriami. Kiedy beton pęka, z kapsułek wydostają się drobnoustroje, które produkują kalcyt umożliwiający wypełnienie ubytków.
Technologia ta została już przetestowana na brytyjskich drogach.
Samoreperujący się beton: zdjęcia wykonane w dniu powstania ubytków (z lewej) oraz po 28 dniach samo reperacji (z prawej). Zdjęcia: KANELLOPOULOS ET AL
Inne przykłady zastosowania samoreperujących się materiałów, to ekrany telefonów, które same pozbywają się powstałych pęknięć, oraz urządzenia elektroniczne samodzielnie naprawiające uszkodzone przewody.
“Moim zdaniem, nie należy pytać, czy to się stanie, tylko: kiedy to się stanie. Na pytanie, czy ten raport powstał przedwcześnie, odpowiem, że nie,” kontynuuje profesor Miodownik.
“Obserwujemy wiele drobnych kroków prowadzących do celu. Pora zatem, aby środowisko naukowe się zjednoczyło, i orzekło: ‘Zmierzamy w tym kierunku, więc zmieńmy sposób, w jaki pracujemy’. Obecnie każdy robi co innego, prowadzi badania w różnych miejscach, brakuje komunikacji i poczucia wspólnego celu.”
Kolejną dziedziną, która sporo skorzysta na inteligentnych materiałach, jest medycyna.
Długodziałające, mikroskopijne urządzenia mogą być wstrzykiwane do krwioobiegu, aby wykonywać drobne nacięcia, naprawiać szkody, oraz zbierać dane. Te mini-roboty mogłyby być napędzane za pomocą maleńkich silników, wprawianych w ruch dzięki reakcjom chemicznym.
Urządzenia te mogłyby dostarczać leki do konkretnych miejsc w ciele człowieka, takich jak tkanki nowotworowe. W ten sposób możliwe by było uniknięcie uszkodzeń reszty ciała, jakie obecnie powstają podczas chemio- i radioterapii.
Inteligentne ubrania
Branża ubraniowa również może zostać beneficjentem tej innowacyjnej technologii.
Jak tłumaczy profesor Miodownik, “Istnieje wiele ciekawych zastosowań, takich jak możliwość zmiany kształtu ubrania, oraz jego barwy, w zależności od nastroju właściciela.”
Inteligentne ubrania mogą być także ułatwieniem dla osób dochodzących do siebie po urazie lub operacji.
“Dzięki użyciu zaawansowanej technologii w produkcji ubrań, możliwe byłoby umieszczenie w nich czujników. Na przykład, w przypadku osoby odzyskującej sprawność po operacji ramienia, czujniki mogłyby przekazać lekarzowi informacje o tym, ile mobilności w ramieniu posiada jego pacjent,” mówi profesor materiałoznawstwa na UCL.
Zdjęcie: Getty Images
Jak czytamy w raporcie Towarzystwa Królewskiego, w miarę upowszechniania się materiałów ożywionych, będą one stanowiły coraz większe wyzwanie dla osób sprawujących nad nimi nadzór. W przyszłości, materiały te, oraz systemy z nich złożone, będą działać bez ingerencji człowieka. To oznacza, że będą one mogły się zachowywać w sposób nieprzewidziany.
Używanie tego rodzaju materiałów może być kontrowersyjne ze względu na problemy z bezpieczeństwem, praktycznością, a także etyką.
Według raportu, “Z całą pewnością będzie konieczne zastosowanie nowych regulacji.”
Profesor Miodownik twierdzi, że rozwój ten innowacyjnej technologii oraz jej szerokiego zastosowania, mógłby się stać nową dziedziną nauki w Wielkiej Brytanii. Jej działanie miałoby się opierać na amerykańskiej Agencji Zaawansowanych Projektów Badawczych w Obszarze Obronności (DARPA).
Nie sposób określić, czy badania prowadzone w ramach wspomnianej, nowej dziedziny, okazałyby się owocne. Nie da się natomiast ukryć, że odkrycia na tym polu przyniosłyby ogromną satysfakcję.
