Автор: Металл, который восстанавливает сам себя, — звучит как магия, но наука уже кое-что умеет.
В фильме «Терминатор‑2» злодей T‑1000 — это робот из «жидкого металла», который может мгновенно менять форму, превращаться в оружие и восстанавливаться после попадания пуль. Его тело сочетает подвижность воды с прочностью стали.
Спецэффекты того времени не могли воспроизвести жидкий металл в реальности. Например, раны T‑1000 «затягивались» с помощью обратной съёмки движения ртути, а металлический блеск создавали латексные аппликации с напылением. Для сцен с превращением рук в лезвия использовали бутафорские ножи, а разрушение тела снимали с помощью кукол и механических моделей.
Но что насчёт реальности? Существуют ли сейчас технологии, хотя бы отдалённо напоминающие те, что были представлены в фильме? И с какими проблемами сталкиваются учёные, пытаясь их создать? Давайте разберёмся.
Какие из существующих материалов могли бы пригодиться для создания жидкой брони
Хотя технологии из «Терминатора-2» кажутся фантастикой, современная наука уже создала материалы, которые демонстрируют удивительные свойства: текучесть, способность «залечивать» повреждения и адаптироваться к внешним условиям. Вот несколько примеров.
Жидкие металлы
Жидкие металлы — это материалы, которые остаются текучими при комнатной температуре. Самый известный пример — ртуть, но она токсична. Вместо неё учёные используют галлий и его сплавы с индием, оловом или железом. Этот металл плавится при 29,8 °C, что делает его идеальным для экспериментов с «жидкими» технологиями.
Одна из самых интересных разработок — миниатюрный робот из галлия, созданный международной командой учёных. В его структуру добавили магнитные частицы неодима, бора и железа, чтобы управлять материалом с помощью магнитного поля.
Как это работает? Переменное магнитное поле нагревает частицы, расплавляя галлий, а затем направляет жидкий металл через препятствия. Робот просачивается через узкие решётки, как Т‑1000 в фильме, а затем охлаждается и восстанавливает форму.
Но это не просто трюк для лаборатории. Учёные уже тестируют таких роботов в медицине: в модели желудка они удаляли инородные предметы и доставляли лекарства. Ещё одно применение — ремонт электроники. Робот может использоваться как «умный припой» для пайки микросхем в труднодоступных местах.
Самовосстанавливающиеся материалы
Это полимеры или металлы, способные «залечивать» трещины или разрывы. В фильме T‑1000 мгновенно восстанавливался после пулевых ранений, и хотя технологии пока не могут такое повторить, они уже делают первые шаги в этом направлении.
Современные материалы могут «заживлять» повреждения с помощью света. Например, учёные из Китая разработали полиуретан на основе кумарина — природного компонента растений. Если материал порезать, его достаточно осветить УФ-лампой, чтобы он восстановился. Свет запускает химические реакции: молекулы кумарина образуют новые связи, «сшивая» разрывы.
За 40 минут материал восстанавливает до 92% первоначальной прочности и до 84% эластичности. Такие полимеры уже применяют в экспериментальных покрытиях и гибкой электронике.
Самовосстановление бывает не только у полимеров. Учёные обнаружили, что даже металлы, например платина, могут «заживлять» мелкие трещины. В обычных условиях такие повреждения со временем растут, но в вакууме атомы платины начинают медленно перемещаться и «заполнять» повреждённые участки. Это похоже на то, как царапина на коже постепенно затягивается новыми клетками. Правда, это происходит только в идеальных условиях и пока работает лишь для очень мелких повреждений.
Где применяют такие материалы? В авиации — для защиты крыльев самолётов от микротрещин, в строительстве — для создания бетона, который сам «залечивает» повреждение. И в электронике — для увеличения срока службы батарей и микросхем.
Умные материалы
Речь о веществах, которые меняют свои свойства под воздействием внешних факторов: температуры, света, электрического или магнитного поля. Они пока не могут полностью повторить адаптивность T‑1000, но и без этого способны впечатлить.
Яркий пример — ферромагнитные жидкости. В них содержатся наночастицы железа, покрытые специальным составом, который не даёт им слипаться. Если поднести магнит, частицы выстраиваются в цепочки, и жидкость мгновенно густеет или даже твердеет.
В медицине ферромагнитные жидкости используют для таргетированной доставки лекарств: магнитное поле направляет частицы с препаратом к опухоли, минимизируя воздействие на здоровые ткани. А в электронике их применяют в жидких системах охлаждения для процессоров.
Ещё есть материалы, которые «помнят» свою форму, например сплав никеля и титана — нитинол. Если его согнуть, а потом нагреть, он вернётся к первоначальному облику. В медицине из такого сплава делают миниатюрные сетки для сосудов. Их вводят в тело в сжатом виде, а внутри они расширяются от тепла, как пружина, и восстанавливают кровоток.
Неньютоновские жидкости
Это материалы, которые меняют свои свойства в зависимости от того, как на них воздействуют. Например, Shear-Thickening Fluid (STF), или дилатантная жидкость, становится гуще, когда по ней бьют. Она состоит из мелких частиц вроде кремнезёма, смешанных с вязкой основой, например полиэтиленгликолем.
В момент удара частицы начинают быстро взаимодействовать друг с другом и слипаются. В результате образуется временный твёрдый барьер, который может поглощать энергию от воздействия.
STF используют в бронежилетах нового поколения. Например, польский институт Moratex разработал модель STF Armor, где неньютоновская жидкость затвердевает при ударе, распределяя энергию пули. Это позволяет увеличить устойчивость на 20% по сравнению с обычным бронежилетом из кевлара. Но есть нюанс: жидкость делает броню тяжелее на 50%.
STF находит применение и в мирных сферах. Например, в медицине и робототехнике её исследуют для создания умных протезов, которые смогут адаптироваться к нагрузкам.
Конечно, это не активный интеллект, как у T‑1000, а пассивная реакция материала, но сама идея адаптивности к угрозам очень близка к фантастике.
Какие проблемы существуют на пути к созданию жидкой брони
Хотя современные технологии уже позволяют создавать материалы с удивительными свойствами, препятствий тоже достаточно. Вот основные из них.
Самовосстановление материалов
Современные материалы, способные «залечивать» повреждения, уже существуют, но их возможности пока далеки от того, что мы видели в фильме. Например, полимер из Китая восстанавливается слишком долго. И хотя его свойства впечатляют, для реального применения в броне, подобной T‑1000, этого недостаточно.
Энергопотребление
Ещё одна серьёзная проблема — это энергозатраты. Для того, чтобы создать броню, которая может менять форму и восстанавливаться, нужно не только поддерживать материал в жидком состоянии, но и управлять его движением в реальном времени. Это требует огромного количества энергии, которую пока не удаётся эффективно упаковать в компактный источник, хотя исследования постоянно ведутся. Современные мини-роботы из жидкого металла работают только в лабораторных условиях, где их питает мощное внешнее магнитное поле.
Прочность
Жидкий металл, например галлий или его сплавы, обладает удивительной текучестью, но в таком состоянии он слишком уязвим для использования в броне. Даже если материал затвердеет при ударе, его прочности может не хватить, чтобы остановить снаряд.
Чтобы решить эту проблему, учёные комбинируют жидкие материалы с твёрдыми. Например, кевлар, пропитанный неньютоновской жидкостью, затвердевает при ударе, создавая дополнительный барьер. Но такие гибридные материалы всё ещё далеки от идеала. Они тяжелее и требуют сложной конструкции, чтобы жидкость равномерно распределялась по поверхности.
Что в итоге
Полная копия T‑1000 из «Терминатора‑2» остаётся недостижимой мечтой. Законы физики ставят перед учёными множество преград, но это не значит, что наука стоит на месте.
Неньютоновские жидкости защищают солдат лучше обычных жилетов, самовосстанавливающиеся полимеры «латают» микротрещины, а миниатюрные роботы из жидкого металла учатся доставлять лекарства внутри тела. Эти материалы пока не превращают нас в киборгов, но, возможно, когда-нибудь они смогут адаптироваться к любым угрозам — как в научной фантастике.
Больше крутых технологий из кино🎬Можно ли создать поезд, идущий через ядро Земли, как в фильме «Вспомнить всё»Можно ли выращивать растения на Марсе, как в фильме «Марсианин»Можно ли влюбиться в искусственный интеллект, как в фильме «Она»Можно ли создать симуляцию как в фильме «Матрица»Можно ли создать голограмму, как в фильме «Бегущий по лезвию 2049»Обложка: Мidjourney / Лайфхакер
