Conception mécanique, matériaux avancés et fabrication
Obtenu à 13 GPa et 900 °C à partir de C60, ce carbone atteint 33,7 ± 1,1 GPa de dureté, 12 % de déformation plastique sur des micropiliers de 2 µm et une conductivité variant de moins de 12 % entre 4 et 450 K. La combinaison est nouvelle, mais elle reste démontrée sur des échantillons millimétriques et sans qualification industrielle.
Le 13 août 1856, Henry Bessemer présente à la British Association for the Advancement of Science un procédé qui convertit 5 tonnes de fonte en acier en 20 minutes par insufflation d'air — divisant le prix de l'acier par 6 à 8, de ~£40-60 à £7 la tonne.
En 2004, Andre Geim et Konstantin Novoselov isolent le graphène — un cristal 2D de carbone sp² d'un atome d'épaisseur (0,335 nm) — en exfoliant du graphite avec du ruban adhésif Scotch. Ce matériau affiche 130 GPa de résistance à la traction (260× l'acier), une mobilité électronique atteignant 200 000 cm²/V·s en feuillet suspendu (100× le silicium) et une conductivité thermique de 5 000 W/m·K (10× le cuivre). Prix Nobel de physique 2010.
La fusion sélective par laser (SLM) dépose des couches de poudre métallique de 20-50 μm et les fusionne avec un laser de 200-1 000 W. SpaceX imprime la chambre de combustion du SuperDraco en une pièce monolithique, supprimant les soudures de sa chemise de refroidissement.
En 1769, James Watt brevette sa machine à vapeur à condenseur séparé. En passant de ~1 % à ~2-3 % de rendement thermique, il triple l'efficacité de la machine de Newcomen — fournissant la force motrice qui lance la révolution industrielle.
Le 23 février 1893, Rudolf Diesel obtient le brevet DRP 67207 (déposé en février 1892) d'un moteur à allumage par compression atteignant un rendement thermique de 26,2 % — plus du double du moteur Otto à essence (10-14 %), et le plus élevé de tous les moteurs thermiques de l'époque.