home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ TIME: Almanac 1993 / TIME Almanac 1993.iso / time / 112690 / 1126310.000 < prev    next >
Encoding:
Text File  |  1992-08-28  |  6.0 KB  |  127 lines

  1.                                                                                 TECHNOLOGY, Page 94Solid as Steel, Light as a Cushion
  2.  
  3.  
  4. Science is giving industry a versatile array of new building
  5. blocks
  6.  
  7. By THOMAS McCARROLL
  8.  
  9.  
  10.     Even from a distance, the grayish two-story home with
  11. panoramic windows and pointed chimney casts a distinctive
  12. profile against the suburban sky. But only a closer inspection
  13. reveals what is truly unique about this house. Instead of
  14. sporting bricks or aluminum siding, the dwelling is covered
  15. with superstrong, superdurable plastic panels. The shingles on
  16. its vaulted roof are made not of wood but of another tough
  17. plastic; so too, in fact, are the floors, doorframes, light
  18. fixtures, plumbing pipes and even the windows.
  19.  
  20.     This experimental "plastic" house, built by General Electric
  21. in Pittsfield, Mass., is perhaps the most striking use so far
  22. of a new class of souped-up substances called advanced
  23. materials. These novel building blocks are basically futuristic
  24. versions of present-day metals, glasses, plastics and ceramics.
  25. But unlike conventional counterparts, the materials are made
  26. with extra ingredients that greatly enhance their performance
  27. or give them new features. By blending in stiff carbon fibers,
  28. for example, modern-day alchemists have developed plastics that
  29. are up to 10 times as strong as conventional plastics. And by
  30. mixing copper with zinc and aluminum, scientists have produced
  31. a metal with a "memory": the stuff returns to its original
  32. shape after being bent or twisted.
  33.  
  34.     The new materials are usually designed on computers, which
  35. can analyze exactly how the molecules of different substances
  36. will fit together. As a result, complex compounds can be made
  37. to order for specific tasks. They can be engineered to be as
  38. solid as cement yet as light as foam cushion, or sturdy like
  39. steel but pliable like rubber. Because of their superior
  40. properties, advanced materials are rapidly replacing ordinary
  41. steel, aluminum and plastics in everything from cutlery to
  42. cars. Scientists have high hopes of conserving natural
  43. commodities such as iron, wood and rubber. Says Robert Newnham,
  44. a professor of solid-state science at Pennsylvania State: "At
  45. one time, we had to settle for whatever Mother Nature gave us.
  46. Now if we're not satisfied we can go out and create our own
  47. materials."
  48.  
  49.     Advanced materials are just now starting to show up in
  50. commercial products. Examples: ceramic scissors that never rust
  51. or get dull, plastic lumber that is water-resistant and does
  52. not swell or warp like wood, and "metal" windows that keep
  53. excessive light and heat out of a house in summer and trap them
  54. inside during winter. In the U.S. the aerospace industry,
  55. including the military, is the biggest consumer of engineered
  56. materials, accounting for more than two-thirds of all use. The
  57. substances, used in door panels and floors, account for about
  58. 14% of a typical airplane's weight, in contrast to 2% ten years
  59. ago. Stealth bombers and fighter jets are wrapped in skins of
  60. composite nonmetallic materials that help make the planes more
  61. difficult to detect with radar.
  62.  
  63.     The fastest-growing market is the auto industry, which is
  64. increasingly replacing metal with lightweight plastics in
  65. bumpers, body panels and other parts. These polymers typically
  66. weigh half as much as steel but are just as strong. The
  67. plastics conserve gas by making a vehicle lighter, and
  68. manufacturing them requires 10% to 20% less energy than
  69. fabricating metal parts. Admittedly, there can be problems.
  70. General Motors found that the polymer body panels of some of
  71. its minivans started to peel like old wallpaper. Moisture had
  72. seeped between the sheets of plastic and caused the panels to
  73. come unglued.
  74.  
  75.     But such minor glitches have done nothing to dull the
  76. enthusiasm for developing even more exotic materials. By
  77. combining particles of chlorophyll with molecules of a soft
  78. plastic, researchers at M.I.T. have made a rubbery gel that
  79. shrinks and swells in response to an electric charge. The
  80. substance could conceivably be used to make artificial muscles.
  81. A superhard ceramic is being developed to make engines that do
  82. not need oil or a radiator, and get 100 miles to a gallon of
  83. gas. Scientists are also working on a "smart" ceramic that can
  84. respond to stress. Simply put, the material is laced with tiny
  85. electronic components that react to pressure or other
  86. stimulation by emitting some signal -- rays of light, for
  87. example. Designers envision using this ceramic to build a
  88. bridge that would change color if it were overloaded and thus
  89. became structurally unsound.
  90.  
  91.     Such potential has made the materials business one of the
  92. most hotly contested high-tech fields. Hundreds of companies,
  93. from IBM to Germany's Daimler-Benz to Japan's Sony, are
  94. investing heavily to come up with the next breakthroughs.
  95. Advanced-material sales, which will top $2 billion this year,
  96. are expected to reach $20 billion by the year 2000 as research
  97. efforts of the past decade start paying big dividends in the
  98. form of new products.
  99.  
  100.     Until a few years ago, U.S. companies were the undisputed
  101. leaders of the industry. But analysts warn that America may be
  102. losing ground -- once again to the Japanese. Unlike firms in
  103. the U.S., where the use of new materials is confined mainly to
  104. aerospace and the military, Japanese manufacturers are
  105. concentrating almost exclusively on industrial and consumer
  106. applications. In addition, they have been avidly buying
  107. materials technology from abroad. In the past four years, some
  108. of Japan's leading producers, such as Kyocera and Tokuyama,
  109. have acquired four American firms, including AVX, a New York
  110. City manufacturer of specialized ceramics, and Materials
  111. Research, an Orangeburg, N.Y., company that makes high-purity
  112. metals.
  113.  
  114.     But in the race to build advanced materials, technological
  115. prowess and financial clout may not count as much as
  116. imagination. The winners will be those who can not only
  117. fabricate exotic materials but also dream up myriad ways to use
  118. them.
  119.  
  120.  
  121.  
  122.  
  123.  
  124.  
  125.  
  126.  
  127.