Leire er et mineral som er avsatt etter forvitring av forskjellige bergarter, og vi vet at det finnes leire over hele verden. Naturkatastrofer i form av leirras er en del av den nære historien vår, og vi vet for eksempel at store deler av Norges Teknisk Naturvitenskapelige Universitet, NTNU, hvor undertegnede arbeider til daglig, er bygd på toppen av en leirhaug. Det går an å skjelve av mindre! Geologer og geoteknikere har tradisjonelle gode kunnskaper om leireforekomster, og om stabilitet og kontroll av naturlig leire. Det er likevel ikke den type konkrete eller tradisjonelle problemstillinger det her foredraget skal handle om, men derimot om bruk av leire, enten spontant av naturen selv, eller av mennesker, og vi skal også forsøke å bruke leire som illustrasjon på historie, status, nye trender og fremtiden innenfor material-vitenskap og -teknologi.

Leire er et av flere naturlige materialer som mennesker over hele jordkloden, og gjennom hele menneskehetens historie har hentet ut av de naturlige omgivelsene, og brukt. En tradisjonell anvendelse av leire er i keramikk til bruk og kunst, leirkrukker for eksempel. Faktisk så er det eldste overlevende kunstverket man kjenner til, laget av leire, nemlig noen små kvinnefigurer fra Tsjekkia, som er datert til 23000 år før kristi fødsel. Siden leire er et uorganisk materiale, kan man ikke uten videre karbon-datere leiregjenstander, men i dette tilfellet kommer dateringen fra aske fra mammut knokler som måtte ha blitt inkludert i keramikken da kunstneren utformet kvinnefigurene for imponerende 25000 år siden.

Porselen ble funnet opp av kineserne, i likhet med så mange andre naturmaterialprodukter vi har benyttet oss av i vår vestlige kultur i løpet av de siste 5-600 årene, etter at Marco Polo kom seg hjem til Italia igjen. Europeiske konger med venner og venninner ble selvfølgelig begeistret for det vakre porselenet, og forsøk på å avsløre kinesernes porselensoppskrift foregikk over hele mellom Europa på 16-1700 tallet. Historien forteller at oppskriften forble et mysterium inntil en hoffkjemiker ved navn Bøttger hos Kong August den Sterke av Sachsen, en dag i 1710 syntes at pudderparykken hadde blitt usedvanlig tung. Fortellingen vil videre ha det til at kongens ansvarlige for parykkpudring hadde begynt å benytte et lokalt mineralsk hvitt pulver til erstatning for hvetemel som var vanlig på den tiden. Det mineralske pulveret viste seg å være usedvanlig rent kaolin, som er navnet på den leiren man bruker i keramikk og porselen, og resultatet var at kongeriket Sachsen tjente seg styrtrikt på porselensproduksjon i løpet av 1700 tallet, før andre også snappet opp den samme kunnskapen. Så hva er moralen med den historien? Jo, en ting er at leire kan benyttes som parykkpulver, men viktigere er det at kunnskapsbasert materialbruk kan gi grunnlag for rikdom, innflytelse og det gode liv for et helt samfunn uten egne oljeressurser!

Menneskehetens historie er nært knyttet til materialbruk. Det sies at den som kontrollerer tidens materialer, kontrollerer verden omkring seg. De til tider ganske ville forferdene våre, vikingene, hadde kunnskaper om tidsmessig avansert bruk av materialer i våpen og skip, og det var dette som ga det faktiske og absolutt nødvendige fysiske grunnlaget for den blomstrende vikingekulturen. Nærmere vår tid, er USA en stormakt basert på avanserte kunnskaper om materialer, og dette har representert grunnlaget for månelandinger, kald og varm krigføring, komputerteknologi, også videre.

I Norge er økonomien råvarebasert i likhet med i de fleste U-land, og den råvaren vi tjener mest penger på for tiden er jo olje, det vil si at rikdommen vår henter vi opp fra reservoirer under havbunnen, hvor man må bore hull 3-4 kilometer rett ned og noen ganger opptil 7-8 kilometer til siden, og man må bore gjennom strukturer og formasjoner som faktisk kan bestå av mer enn 50% leire. Kollaps av borehull fordyrer prosessen og koster oljeselskap og dermed Norge enorme beløp.

Leire er også viktig i selve boreprosessen, i form av det såkalte boreslammet. Boreslam er en teknologisk helt essensiell uinnbydende søle som man bruker i oljeboring for å sementere borehullsvegger, og for å skylle ut de løspartiklene som genereres. Leire er den viktigste faste ingrediensen i de miljøvennligere vannbaserte boreslammene. Det å forstå leirerike formasjoner, og hvordan vann, olje og leirebaserte boreslam vekslervirker med slike formasjoner, er derfor praktisk viktig og relevant for norsk økonomi, og måten å gjøre dette på er selvsagt først å skaffe seg fundamentale kunnskaper om hvordan idealisert leire og leireblandinger opptrer, fluidiseres og stabiliseres ved de temperaturene og trykkene som er aktuelle under Nordsjøen.

Når man har har hentet olje opp til overflaten, må den ofte foredles i et oljeraffineri slik at den kan brukes til å smøre sykkelen, bilen eller symaskinen din for eksempel. En viktig prosess i oljeraffinering er katalyse, som i dette tilfellet kan bety at hydrokarbonmolekyler må brytes ned til anvendbare mindre molekyler. En katalysator er generelt en substans som ved å være tilstede påskynder en prosess, uten selv å være en konkret del av begynnelse- eller slutt- produktet. Overflater av leirepartikler er gode katalysatorer blandt annet for knekking av hydrokarbonkjeder i olje, og det er et eget forskningsfelt å lage porøse leirebaserte materialer med stor effektiv tilgjengelig overflate til slik bruk.

Porøse medier har stor tilgengelig overflate innefor et begrenset volum: Krøll sammen et papirark til en liten ball, og du innser at papirballen tar mye mindre plass enn det opprinnelige arket, selv om papir arealet er det samme. Den type konkrete leirebaserte porøse medier har ikke bare ren praktisk nytte i oljeraffinering, men benyttes også av fysikere til å forstå generelle egenskaper til porøse medier, og til å forstå bedre strømning og transport av fluider i porøse strukturer.

En annen praktisk anvendelse av nettopp porøs leire, er vannkjølere, for vin for eksempel, som er populære ved sydlige breddegrader, men som også kan kjøpes i Norge. Vann trenger inn i de porøse veggene til kjøleren, og fordamper fra den ytre fri overflaten. Fordampningsvarmen tas fra vannet inne i kjøleren, som dermed holder seg noen grader under omgivelsestemperaturen.

Den kjente vitenskapsmannen og fysikeren, Bernal, foreslo i 1940 årene, at leireoverflater kan ha vært den essensielle katalysatoren for at livet slik vi kjenner det på jorda, oppsto i det hele tatt. Ideen er at på et tidspunkt i fortiden, før livet, var jordoverflata en samling mineraler, inkludert leire, pluss vann og noen små molekyler. En tenker seg at inne i naturlige porøse leire-strukturer tvinges små molekyler til å være nært hverandre lenge nok til å slå seg sammen til større enheter, og at disse større enhetene kan reprodusere seg selv, det vil si lage liv i leira! For få år siden, i 1997, lyktes det en gruppe ved Rensellaer Poytechnic Institute i New York State å lage liv i form av molekylet RNA, basert på slik leirekontrollert katalyse. Dette eksperimentet beviser selvsagt ikke at det var slik livet på jorda oppsto, men det utelukker ikke muligheten, som er et av flere alternativer som diskuteres.

Forming av mennesket fra leire er jo forøvrig antydet både i bibelen og i koranen, men la oss heller returnere til det reelle praktiske liv: Visste du for eksempel at leire er viktig ingrediens i kosmetikk, tannkrem, rengjøringsmiddel, maling, også videre? Alle de produktene som ble nevnt nettopp, tilhører en stor klasse materialer som oppfører seg som elastiske faste stoffer sålenge de får være i ro eller kun utsettes for små forstyrrelser, men de flyter som væsker når kreftene blir større enn et flytpunkt som varierer fra en substans til en annen. Maling for eksempel, vil man jo gjerne skal sitte fast på kosten når man dypper den i spannet, man vil at malingen skal kunne strykes på veggen uten at man må slite seg ut, og man vil at malingen skal sitte på veggen når den nå først har kommet dit og skal tørke ifred. Leire blandes i maling ved slutten av produksjonsprosessen for å finjustere nettopp de viktige flytegenskapene.

Materialer med flytpunkt kalles gjerne skjærfortynnende, og slike skjærfortynnende materialer er igjen del av et større fagområde innen fysikk som for tiden er meget aktivt, nemlig komplekse fluiders fysikk. Andre eksempler på skjærfortynnende materialer er matvarer som smør, kaviar eller ketchup.

Ta for eksempel en ketchupflaske og hold den opp ned mens den er åpen! Ingenting hender. For å få ut ketchup, må du slå på bunnen av flasken. Men du må slå med følelse! Dersom du slår for lett, hender ingenting. Slår du for hardt, får du et lokalt miljøproblem å buksere med, bokstavelig talt! Gjenta gjerne forsøket med en flaske rødvin. Nå trenger du ikke å slå i det hele tatt. Så det er åpenbart mer enn smak og kultur som skiller ketchup fra vin. Legg merke til at jeg ikke har sagt at det er leire i ketchup!, men at ketchup i likhet med leire og en rekke andre substanser, er komplekse fluider, som har noe synlig til felles, nemlig flytpunkt og flytegenskaper.

Tenk på hva som skjer når en kunstner spinner og former en leireklump til en krukke før den brennes hard i ovnen. Det er et annet eksempel på skjærfortynning og kompleksitet i praksis. Det skal bare en myk berøring til for å forme leireklumpen til en krukke, men den ferdig formede krukken står jo der, den ramler ikke sammen, før den settes inn til brenning. Hva er det som skjer? Våt keramisk leire er en blanding av små leirepartikler i vann, og noen andre ingredienser. Formingen fra leireklump til krukke omfatter omorganisering av leirepartikler internt i forhold til hverandre, det vil si strukturendring som synliggjøres for oss i to helt forskjellige romlige former, klump og krukke. Det er nettopp det som er noe av det grunnleggende leire- og kompleks fluid- vitenskap til daglig handler om, nemlig å forstå hvilke interne partikler som kan omorganiseres, hvilke interne krefter som er i aksjon mellom de samme partiklene, og deretter hvordan sammenhengen er mellom mikroskopisk struktur og makroskopisk form og stabilitet, og når en har forstått det: Hvordan kontrollerer en materialegenskapene slik at den nye kunnskapen kan brukes til noe nyttig av dem som eventuelt måtte være interessert i det?

Ketchup består av så mange komponenter at det er tilnærmet umulig å beskrive. Leire som man finner i naturen er heller ikke ren, det vil si den inneholder fremmede partikler som kan ha målbar innflytelse på en leirens egenskaper dersom man ikke fjerner dem. Dette gjelder selv de reneste kjente naturlige leireforkomster, inkludert den kaolin som Bøttger fant i Sachsen i 1710.

Så hvordan isolerer man essensen fra grumset i dette tilfellet? Svaret er syntetisk leire! Fysikere og kjemikere som arbeider med grunnleggende leirevitenskap, konsentrerer seg om rene syntetiske leirer, og forsøker å forstå dem etter beste evne og ofte skral økonomi. Det finnes noen få syntetiske leirer å få kjøpt, noen av dem i lages ganske store mengder for industriell bruk. Ikke bare er det viktig å studere rene syntetiske leirer for å forstå leire som materiale bedre, men et annet og viktigere poeng er at disse rene syntetiske versjonene kan brukes som fysiske modellsystemer for universelle fysiske fenomener i komplekse systemer og materialer generelt. En lærer med andre ord noe om ketchup, kaviar, medisiner med flytpunkt, også videre, ved å studere syntetisk leire.

Så, hva er leire for noe? Vi har allerede vært inne på mikroskopiske partikler. Hovedingrediensen i keramikk og porselen, nemlig kaolin, består av små partikler som er av størrelsesorden mikrometer, det vil si tusendedels millimeter. Det er disse partiklene som setter seg sammen til strukturer i vann, og som flyttes innbyrdes i forhold til hverandre, i løpet av klump til krukke prosessen.

Dersom en nå tar for seg en enkelt partikkel, og ser på den i et avansert mikroskop, finner en struktur på det nivået også, det vil si indre partikkel struktur. En enkelt kaolin partikkel kan beskrives som en slags kortstokk, hvor hvert kort er en nanometer tykt. En nanometer er en tusendel av en mikrometer, som igjen er en tusendel av en millimeter. Med andre ord består en slik kaolinpartikkel av en stabel med av størrelsesorden ett tusen kort. Ordet kort brukes selvsagt i overført betydning her. Ser en nærmere etter, kan en identifisere struktur internt i disse kortene også, i form av organisering av atomer. Hvert av de såkalte kortene er derfor strukturelt sett like, hvor alle atomene er organiserte i en kjent og eksperimentelt verifiserbar gitterstruktur.

Man kan dele leire inn i to klasser, leirer som sveller eller ikke. Kaolin er et eksempel på en ikke-svellende leire, og det betyr at dersom en tilsetter vann til en slik leire forblir kortstokkpartiklene intakte, som vil si at det er ikke mulig å trekke kortene ut av kortstokken. Den viktigste leiretypen man finner i bakken i Norge, nemlig illitt, sveller heller ikke.

Det er likevel svelle leirene som er viktige i kontroll av flytegenskaper til maling, kosmetikk og vaskemidler. Det er svelle leirene som forårsaker de største problemene forbundet med kollaps av borehull i Nordjøen og som inngår i boreslam, og det er også svelle leirene som danner grunnlaget for porøse katalysatorstrukturer, og dermed også som en forestiller seg kunne ha vært instrumentell for livets opprinnelse.

Sett fra en fundamentalt interessert fysikers synspunkt, er det selvsagt morsommere å spille med enkelt kort, enn med sammenlimte kortstokker, blandt annet på grunn av den fantastiske strukturrikdommen som ligger innebygd i et system av slike flate vekselvirkende partikler. Man kan studere mye interessant fysikk med ansamlinger av runde partikler, og det har fysikere gjort til gangs, men verden består ikke bare av kuler!

Det fysiske systemet vi snakker om nå er derfor makroskopiske former bygd opp av strukturer basert på flak eller kort, som hvert for seg er en nanometer tykt. Har du glemt allerede hvor langt en nanometer er? : En tusendel av en tusendel av en millimeter. Atomstrukturen internt i flakene er kjent for svelleleirene også, og det er først og fremst denne indre strukturen som skiller forskjellige typer leire fra hverandre. Arealet av flak varierer fra leiretype til leiretype. For eksempel har en av de mest studerte og interessante syntetiske leirene fabrikknavnet laponitt. Laponittpartikler er alle like store, de er en nanometer tykke diskosformede flak, og alle har diameter på nær 25 nanometer. Mange overraskes av at leireprøver laget av laponitt er fullstendig gjennomsiktige, de ser ganke enkelt ut som, og føles som, stivt vann. Gjennomsiktig leire, ganske rare greier. Grunnen til det er at partiklene er for små til å spre synlig lys. Synlig lys har bølgelengde i mikrometerområdet, det vil si tusendedels millimeter, og spres derfor av enkelt partikler eller kompakte strukturer som er cirka mikrometer store. Mesteparten av slike laponitt geleer, er faktisk vann. En kan lage stive gjennomsiktige gelelignende prøver av så lite som 1% leire og så mye som 99% rent vann. Tilsetting av salt, vanlig bordsalt for eksempel, påvirker strukturell oppbygging, og dermed flytegenskaper og gjennomsiktighet til slike laponittgeleer. En forstår i hovedsak hva som skjer når salter tilsettes til slike systemer, men en grunnleggende og detaljert eksperimentell og teoretisk beskrivelse foreligger ikke ennå, og det gjenstår en hel masse detaljert vitenskapelig arbeid før en komplett forståelse kan etableres.

En vet jo at salter tilsettes for å stabilisere leireholdig grunn. Årsaken til at salter, det vil si ioner, hvilket igjen vil si ladete atomer, påvirker leire, er at leirpartiklene selv har ladning, negativ oppe og nede, positiv langs flakkanten. Pluss og minus ladninger tiltrekker jo hverandre som en han og en hun i en bar. Det betyr at en effektiv leirepartikkel i vann egentlig består av partikkelen selv, pluss en sky av ioner som nøytraliserer, omgir og er bundet til den ladete partikkelen. Dess mer salt en tilsetter vannet, dess nærmere partikkelen kommer de ionene som er tilstrekkelig for nøytralisering, og dess mindre blir den effektive partikkelstørrelsen. Ioneskyene fra forskjellige partikler kan gli over i hverandre, ioner kan i det ene øyeblikket tilhøre en leirepartikkel, i det neste en annen, og på den måten kan slike effektive leirepartikler vekselvirke med hverandre, det vil si "limes sammen", og spontant selvorganisere seg i forskjellige mer eller mindre kompakte strukturer.

De desidert viktigste eksperimentelle teknikkene man benytter for å studere slikt, er såkalte spredningseksperimenter, dvs spredning av synlig lys, røntgenstråler eller nøytroner, fordi slik stråling har en bølgelengde, det vil si en målestokk, som er av samme størrelsesorden som de strukturene en vil se på. En kan ved hjelp av slike teknikker studere hvordan strukturer dannes over tid, hvordan de bryter sammen under ytre spenninger, hvordan strukturene eventuelt påvirkes av trykk og temperatur, også videre. Man kan også samtidig eller parallellt med strukturstudier, undersøke resulterende makroskopiske egenskaper som elastisitet og flyt.

Syntetisk laponitt er den eneste leiren man vet om hvor partikkelstørrelsen er lik. Alle andre kjente leirer har grader av variasjon i partikkelstørrelsen. En har funnet at jordens tyngdefelt er en aktiv og relevant ytre parameter for etablering av stabile strukturer i leirer med varierte partikkelstørrelser. Dette har inspirert til en gjenopptagelse av arbeid som først ble forsøkt gjort av den kjente vitenskapsmannen og nobelprisvinneren i kjemi, Langmuir på 1930 tallet. Langmuir var en av de første som eksperimentelt forsøkte å påvise såkalt flytende krystallordning i et fysisk system, og det fysiske systemet han arbeidet med var en naturlig svellende leire som kalles montmorillonitt. Med dagens teknikker til hjelp innser en at mange av Langmuir's konklusjoner spesifikt om leire har behov for revurdering, men det viktigste er at hans og andres ideer på den tiden om at ansamlinger av partikler som ikke er runde, men staver eller diskoser for eksempel, gir muligheter for en rikdom av verifiserbare selvorganiserte strukturer og formasjoner som man aldri kan få til med kuler. Den kjente norske fysikeren og nobelprisvinneren, Onsager, la det teoretiske grunnlaget for slike fenomener, i en artikkel som han publiserte i 1949. Siden dengang og fremdeles idag har det vært nedlagt et enormt, meget omfattende og grundig internasjonalt arbeid innenfor fundamentale studier av de fysiske egenskapene til flytende krystallsystemer.

LCD, det vil si Liquid Crystal Displays, eller flytende krystall skjermer på norsk, som vi kjenner i dag blandt annet fra bærbare PC'er, er eksempler på moderne utvikling og anvendelser av disse opprinnelige fundamentale ideene. Slike LCD skjermer er rent fysisk basert på at noen typer stavformede molekyler kan rettes inn et ytre elektrisk felt, og samtidig at forskjellige strukturer som kan stabiliseres på denne måten, har forskjellige optiske egenskaper.

Når en ser en smart liten bærbar PC, er den jo bare der, en kan gå å kjøpe den på butikken fiks ferdig, og en har altfor lett for å glemme historien bak teknologien, og ikke minst den lange prosessen som ligger til grunn. Om ikke altfor lang tid kommer de fleste hjem til å ha flate store LCD TV skjermer hengende på veggen i stua. Historien bak flytende krystall skjermer demonstrerer derfor med all tydelighet at slik teknologi er et langsiktig resultat av kunnskap for kunnskapens egen skyld. Hverken Langmuir eller Onsager kunne ha sett for seg TV apparater eller PC'er da de tenkte på spontan kollektivitet av vekselvirkende anisotrope objekter, og det var ikke før på 70-80 tallet at man begynte å tenke konkret i retning av vår tids flat skjermteknologi.

Her må en igjen presisere, og påpeke at en ikke påstår at leire kan brukes til å lage en ny type TV skjermer, til det er leirepartikler for store, og tiden det ville ta å gå fra en optisk tilstand til en annen, ville være for lang. Det er ikke det som er poenget! Poenget er at leire og flytende krystall systemer begge er anisotrope komplekse myke materialer, og begge kan studeres parallellt matematisk, og eksperimentelt med de samme teknikkene. Ved å studere det ene, lærer en noe om det andre, og motsatt, i tillegg til ny kunnskap om ketchup og mange andre ting.

Hvor vi enn ser ut av vinduet, oppdager vi at verden er kompleks. Verden består av mange eksempler på høyt organiserte systemer på alle nivåer: våt eller tørr leire, fjellkjeder, sanddyner, sjøsprøyt, striper på en tiger, fiskestimer, børsmarkeder, og ekte økosystemer, slik som vi selv er. For å kunne trekke fysikkunnskap ut av komplekse systemer, må man fokusere på det riktige beskrivelsesnivået. Det går ganske enkelt ikke an å modellere bulldosere med kvarker!!, og skal man modellere makroskopisk leire, må man starte med leirekortene og bygge kortstokker og korthus, det vil si man kan ikke starte med atomene eller de elektroniske egenskapene til enkelte kort, det hører hjemme i et annet fagområde innen fysikk, med andre interessante problemstillinger.

Å sette leire som materiale inn i en moderne materialvitenskapelig sammenheng er en del av en vitenskapelig trend i vår tid. Man har siden andre verdenskrig innenfor materialvitenskap hovedsakelig arbeidet med utvikling av, og nye anvendelser av syntetiske materialer, som for eksempel plast, eller flytende krystaller. De tradisjonelle naturlige materialene leire, sand, tre, lær, også videre, har vært i bruk hele tiden, men en har liksom glemt å forstå dem? Nå er tiden inne til å bruke all den samlede syntetisk material kunnskapen en har ervervet til å forstå den spontane naturen selv bedre. Det viser seg jo at de materialene som naturen selv har prosessert på sin egen miljøvennlige måte, faktisk ofte er bedre og sterkere enn de materialene mennesker kan fabrikere med moderne "state of the art", og ofte meget energikrevende teknologi.

Ta spindelvev og silke for eksempel. Rull ut en silkekokong, og du har 800 meter lang sammenhengende silkefibertråd. Spindelevev og silkefibre er de sterkeste fibrene som er kjent. De fiberteknologiske mulighetene er store, og for fundamental vitenskap ligger det et stort potensiale i slikefibre som fysisk biologiske modellsystemer for proteiner. Dette er et eksempel på et ungt kommende vitenskapelig fagområde innen kompleksitet, som kalles "biomimics" eller "bioimitasjon", det vil si etteraping av naturen selv, både med hensyn til produksjonprosess og produkt. Det foregår idag forskning på å lage ekte silkefibre på kunstig vis, det vil si produsert av en slags kunstige edderkopper.

Spindelvev og leire er begge naturlige komplekse materialer som er integrerte deler av biosfæren på jorda, med andre ord gode representanter for moderne kompleks vitenskap, og derfor fremtidens type materialer. Vann er essensielt i denne sammenhengen! Liv dør uten vann, og en kan si det slikt at vann er en integrert del av de biologiske materialene som danner grunnlaget for liv, på samme måte som vann er en integrert del av leireformasjoner. Skal en noengang forstå biologisk fysikk, må en forstå vann, som faktisk og forbausende for mange, heller ikke er forstått som materiale. Spesielt er det store mysterier forbundet med oppførselen til vann nær eller inne i andre materialer, og nettopp dette er noe vi konkret jobber med innenfor vår egen leirevitenskapelige aktivitet. I samarbeid med forskere ved Brookhaven National Laboratory i USA, gjør vi detaljerte røntgenstudier av oppførselen til isolerte enkeltvise lag av vann fanget inne i syntetiske leirestrukturer.

Det spås at fremtidig materialvitenskap kommer mer og mer til å utforske det grenselandet som ligger mellom avansert bruk av materialer, og biologi. Aktuelle og relevante eksempler på anvendt forskning i dette grenselandet kunne en enkelt klippe ut fra nyhetene nylig, hvor det ble rapportert at for første gang hadde man klart å koble et kamera direkte til hjernen, slik at en blind mann kunne se igjen, og i et annet tilfelle hadde en paralysert slagpasient fått tilbake evnen til å kommunisere etter at en kapsel med datautstyr ble innoperert i hjernen. Hørtes ikke det smart ut?

Noe av det smarteste harde ikke biologiske man kan få kjøpt på butikken i våre dager er bærbare PC'er. Smarte materialer er et annet komplekst fagområde som blomstrer ute i verden, men som kun noen få i Norge har oppdaget eksisterer ennå. Smarte materialer kan defineres som en sammensetning av en detektor, en prosessor og en aktivator. Detektoren føler en endring i omgivelsene og sender informasjonene via en prosessor til aktivatoren, som setter en handling som vi ønsker ut i livet. En LCD skjerm er en smart aktiveringsenhet, mens andre eksempler på det er skjærfortynnedne materialer hvor en kan flytte flytpunktet ved hjelp av et påtrykt elektrisk eller magnetisk felt, det vil si at en kan bestemme ved hjelp av en bryter om materialet er fast og elastisk, eller om det flyter som en væske. Det er påvist at en kan lage leire fluider som kan oppføre seg slik, selv om leire så langt ikke kan måle seg med de beste materialene av denne typen. Slike materialer kan man for eksempel tenke seg å benytte til smarte clutcher i biler, eller til hus som er immune mot jordskjelv, fordi veggene kan avstives motsatt av skjelvbølgene, eller masse annet rart. Det foregår nå ute i verden forskning på å lage integrerte smarte materialer hvor både detektor, prosessor, og aktivering, er endel av det samme materialet. Et smart materiale kan å oppføre seg, mens et dumt gammeldags materiale bare står der som en annen krakk!