Miksi materiaali-innovaatiot ovat avain kestävään tulevaisuuteen

Aloitamme matkamme tarkastelemalla historiaa. Lähdemme liikkeelle noin vuodesta 3000 eaa., jolloin varhaiset ihmiset etsivät suojaa luonnonvoimilta ja törmäsivät luonnon tarjoamaan alkeelliseen työkalupakkiin.

Kokoelma jykeviä kiviä, jotka on ripoteltu ympäri maapalloa. Mieleen tulee heti Kubrickin "2001: Avaruusseikkailu" tai Gerwigin "Barbien"" alkukohtaus.

Kivien lumo on kuitenkin edelleen olemassa, jopa nykymaailmassa. Tänä päivänä näemme kiveä lähes joka puolella. Kun katsomme ulos ikkunasta Polestarin pääkonttorissa, näemme marmorikiveä.

Valaiseva metalli

Siirrytään nopeasti eteenpäin tähän päivään (tai no, vuoteen 1825) ja alumiinin löytämiseen. Tanskalaista kemistiä Hans Christian Ørstediä on kiittäminen tästä kevyestä ihmeestä. Se mullisti kuljetusteollisuuden ja uudisti suunnittelun mahdollisuudet.

Alumiinin kestävästä potentiaalista huolimatta sen kierrätys ei ole täysin ongelmatonta. Koska erilaisia alumiinityyppejä on yli 500, kierrätyslaitoksilla on valtava tehtävä niiden tunnistamisessa ja lajittelussa. Tämä johtaa eri versioiden sekoittumiseen ja estää kierrätettyä alumiinia soveltumasta korkealaatuisiin sovelluksiin.

Ratkaisu tähän on elegantin yksinkertainen: merkintä ja värikoodaus. Näin kierrättäjät pystyvät erottamaan laatuluokat toisistaan ja kierrättämään ne erikseen.

Käytännöllisyys kohtaa luonnonsuojelun

Vuonna 1907 belgialainen kemisti Leo Baekeland syntetisoi ensimmäisen muovin ja voitti kilpailijansa patentointikisassa yhdellä päivällä. Nykyään muovia on kaikkialla. Vaikka muovin monikäyttöisyys on mullistanut valmistusprosessit, sen riippuvuus fossiilisista luonnonvaroista on herättänyt vaatimuksen muutoksesta.

Yksi yleisimmin käytetyistä muoveista, polyvinyylikloridi (PVC), valmistetaan raakaöljystä, jonka me kaikki tiedämme olevan ympäristölle haitallista.

Materiaalitutkimuksen viimeaikaisen kehityksen myötä raakaöljy on kuitenkin korvattu mäntyöljyllä muovien valmistuksessa. Tämä vähentää kasvihuonekaasupäästöjä 70 prosenttia. Biopohjainen PVC on ensimmäinen laatuaan, ja sitä käytetään Polestar 3:n verhoilussa, mikä pienentää entisestään mallistomme hiilijalanjälkeä.

Erittäin suuri tehokkuus ja leijuvat junat

Mennäänpä eri alueelle, joka on myös ollut viime aikoina huomion keskipisteessä, mutta eri syistä. Kuten tiedämme, puolijohteilla on maailmanlaajuisesti valtava kysyntä.

Kaiken tämän keskellä suprajohteiden tutkimus jatkuu. Kuvittele maailma, jossa sähkö virtaa ilman vastusta, jossa junat leijuvat ja energiahäviö on mennyttä aikaa.

Vielä vähän aikaa sitten tämä oli vain mielikuvitusta, koska materiaali vaati toimiakseen erittäin alhaisia lämpötiloja tai valtavaa painetta.

Uudessa tutkimuksessa kuitenkin esitetään, että huoneenlämpötilan yläpuolella oleva suprajohtava materiaali on saatu aikaan ympäristön paineessa - saavutus, joka vaikuttaa periaatteessa kaikkeen, mikä toimii sähköllä. Voit kuvitella innostuksemme.  

Tutkimuksen julkaisemisen jälkeen laboratoriot eri puolilla maailmaa pyrkivät kilpaa toistamaan tutkimustulokset, ja menestyksestä on jo saatu raportteja.

Alkemistien unelma

Siirtyessämme yhdestä uraauurtavasta materiaalista toiseen olemme saapuneet kategoriaan, jossa luonnollisen ja synteettisen välinen raja hämärtyy: komposiittimateriaaleihin. Nämä yhdistävät molempien maailmojen parhaat puolet ja tuottavat suorituskyvyn, joka on enemmän kuin osiensa summa.

Komposiittien ytimessä ovat kuidut - luonnollista tai synteettistä alkuperää olevat herkät säikeet, jotka muodostavat näiden luomusten selkärangan. Hiilikuitua käytetään kaikessa avaruusaluksista golfmailoihin ja Polestar 1 -malliin, ja se on ehkä tunnetuin kaikista komposiittimateriaaleista.

Tämä on kuitenkin vain jäävuoren huippu, kun kyse on komposiiteista. Polestar 3:ssa käytämme Bcompin luonnonkuitukomposiittia. Materiaali on valmistettu Euroopassa kasvatetusta pellavasta, ja se on lähes yhtä vahvaa kuin hiilikuitu, mutta 40 prosenttia kevyempää ja siinä käytetään 50 prosenttia vähemmän ensiömuovia kuin vastaavissa muovimateriaaleissa.

Pellavaa voidaan käyttää jopa viljelymaan elvyttämiseen kausien välillä maaperän köyhtymisen estämiseksi.

Jatkuva teknologinen kehitys on merkinnyt sitä, että aineellisissa innovaatioissamme ei ole koskaan ollut taukoa.

Nyt meillä on edessämme uusi haaste. Miten voimme jatkaa mukavaa ja jännittävää elämäämme ja samalla vähentää ympäristövaikutuksiamme. Tämä kysymys on tieteellisten innovaatioiden eturintamassa, ja koska aikaa ei ole tuhlattavana, on odotettavissa, että jokapäiväisessä elämässämme kohtaamamme materiaalit muuttuvat dramaattisesti tulevina vuosina.