ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И МАТЕРИАЛЫ · 2020. 4. 23. · nanonewsnet.ru, 10.04.2020 В электромобиль встроили сворачиваемую

ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И МАТЕРИАЛЫ

№15/АПРЕЛЬ 2020

СОДЕРЖАНИЕ

ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ТРАНСПОРТ ...................................................................................... 4 Компания Alstom для борьбы с коронавирусом приступила к производству компонентов на основе 3D-печати .............................................................................................. 4 Из Китая в Монголию отправили первый грузовой поезд с заменой тележек и автосцепок в пункте перестановки вагонов ............................................................................ 4 АВИАЦИОННЫЙ ТРАНСПОРТ ................................................................................................ 5 Сверхзвуковой планер будет «серфить» на собственной ударной волне ................................ 5 АВТОМОБИЛЬНЫЙ ТРАНСПОРТ............................................................................................ 6 Маск: Автопилот Tesla будет обладать сверхчеловеческими возможностями ....................... 6 В электромобиль встроили сворачиваемую солнечную панель ............................................... 7 БЕСПИЛОТНЫЕ ЛЕТАТЕЛЬНЫЕ АППАРАТЫ ..................................................................... 8 Новозеландцы представили открытый проект дрона-аэростата на Raspberry Pi ................... 8 ВОЕННО-ПРОМЫШЛЕННЫЙ КОМПЛЕКС ......................................................................... 10 Американцы разработали дрон-вертолет для запуска из гранатомета .................................. 10 Разведывательным самолетам U-2 обновят бортовые системы ............................................. 11 Американцы создадут самотранспортируемые противолодочные мины-торпеды ............. 12 Украинцы показали испытания дрона-камикадзе .................................................................... 12 Американский вертолет для боевых спасательных операций испытали экстремальными температурами ............................................................................................................................. 13 Боевых роботов начали разрабатывать в России ..................................................................... 14 ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ .................................................................................. 15 Австралийский стартап разарабатывает гибридный ПК из электронных и биологических компонентов ................................................................................................................................. 15 Google и Apple устроят слежку за больными Covid-19 ........................................................... 16 Для процессоров Baikal появилась операционная система на базе Linux ............................. 17 Найден материал для новых суперкомпьютеров ..................................................................... 18 НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ .............................................................................................................. 18 Новый фермент сможет переработать 90 процентов пластиковых бутылок ........................ 18 Антибактериальные свойства материалов усилят лазерной «гравировкой» ........................ 20 В Северной Корее создали нано-антибактериальную маску от коронавируса .................... 21 Созданы сенсоры-аэрозоли, которые делают любую поверхность интерактивной ............. 21 Разработана биогибридная батарея из бактерий ...................................................................... 22 Разработан гидрогелевый каркас для быстрого восстановления сухожилий ....................... 23 Ученые разработали биоактивный материал, уничтожающий бактерии несколькими способами ..................................................................................................................................... 24 В России разработали вентилируемые панели для утепления зданий................................... 25 ПРИБОРОСТРОЕНИЕ ................................................................................................................ 27 Управляемая зарядом 3D-печать помогла создать тактильный сенсор ................................. 27 Созданы мягкие роботы с корпусом, похожим на экзоскелет насекомого ........................... 29

3 Инновационный двигатель HELV Motors, разработанный россиянином, получает патент в нашей стране ................................................................................................ 30 Создана недорогая и экологичная проточная батарея со сроком службы 25 лет ................ 31 Созданы гибкие аккумуляторы-наклейки ................................................................................. 32 Сбербанк представил прототип робота, дезинфицирующего помещения ............................ 33

4

ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ТРАНСПОРТ

Компания Alstom для борьбы с коронавирусом приступила к производству компонентов на основе 3D-печати

Компании Siemens и Alstom начали использовать имеющиеся у них возможности в области 3D-печати для производства продукции, обеспечивающей защиту от коронавируса пассажиров, персонала и медицинских работников.

ОАО «РЖД» уже приступило к испытаниям поставленных Siemens 36 специальных креплений для дверных ручек, которые позволяют открывать двери в вагоне локтем или предплечьем, а не рукой, что, соответственно, снижает риск распространения вируса.

Специалисты производственного центра 3D-печати компании Alstom в Санта-Перпетуа-де-Могода в каталонской провинции Барселона сейчас занимаются координацией вопросов, связанных с проектированием, производством и поставкой пригодных к широкому применению компонентов на основе 3D-печати. Так, центр в координации с порталом 3Dcovid19.org приступил к изготовлению защитных козырьков для лица и вентиляционных клапанов.

Технологии 3D-печати завоевывают сейчас признание прежде всего потому, что оказались востребованы при создании оборудования для защиты от Covid-19, в частности для производства компонентов, в которых сегодня ощущается острая нехватка, таких как защитные маски для лица, респираторы с механической очисткой воздуха и даже крепления для дверных ручек.

Эксперты в области автоматизированного проектирования центра в Барселоне занимаются разработкой антибактериальных материалов для защитных масок.

Данный центр начал свою работу в 2016 г. в рамках программы Alstom по развитию высоких технологий. Его основной целью сегодня является производство компонентов 3D-печати для поездов нового поколения в короткие сроки и по доступной цене.

Источник: zdmira.com, 08.04.2020

Из Китая в Монголию отправили первый грузовой поезд с заменой тележек и автосцепок в пункте перестановки вагонов

На станции Эрэн-Хото, расположенной рядом с китайско-монгольской границей, через пункт перестановки вагонов пропущен первый поезд

5 с крытыми вагонами, груженными автомобилями. Ранее в подобных случаях приходилось перегружать автомобили из вагонов колеи 1435 мм в вагоны колеи 1520 мм, на что уходило до четырех дней.

С переходом на новую технологию процесс смены колеи занимает менее суток. При этом вагоны поднимают домкратами, выкатывают тележки одной колеи и закатывают под вагоны тележки другой колеи. Дополнительно меняют автосцепные устройства (в Китае используется автосцепка с профилем Джаннея, в Монголии – СА-3).

Источник: zdmira.com, 15.04.2020

АВИАЦИОННЫЙ ТРАНСПОРТ

Сверхзвуковой планер будет «серфить» на собственной ударной волне

Гибрид самолета и космической капсулы, скользящий по ударной волне, которую генерирует при входе в атмосферу, может превратится в неуловимую боеголовку или воздушный «паром» для доставки людей на Марс.

Инженер с большой буквы «И» Патрик Роди из Университета Райса придумал, как гиперзвуковому летательному аппарату «оседлать» ударную волну и использовать ее мощь во благо вместо того, чтобы бороться с ней. Роди должен был представить проект планирующей капсулы в марте в Монреале на конференции Американского института аэронавтики и астронавтики по космическим и гиперзвуковым системам и технологиям. Однако в последний момент мероприятие отменили из-за коронавируса.

Инженеру не пришлось смотреть в иллюминатор, представляя, как воздушные потоки обтекают корпус самолета, летящего со скоростью около 1000 километров в час, и мысленно сравнивать их с аэродинамикой разработанного им аппарата, перемещающегося в десятки раз быстрее. Космическим капсулам путь домой дается непросто. Когда они входят в родную атмосферу на сверхзвуковых скоростях, то разогревают воздух так сильно, что генерируют мощные ударные волны.

Роди изменил геометрию летательного аппарата так, чтобы ударная волна проходила вдоль передней закругленной кромки судна и превращалась из разрушительной силы в силу созидающую (рис. 1). Заднюю часть аппарата инженер сконструировал в форме крыльев планера. Получившийся гибрид будет «серфить» по собственной ударной волне на сверхзвуковой скорости.

6

Рис. 1. Сверхзвуковой планер

Разработка пришлась по вкусу военным. Ударноволновой планер можно использовать в качестве управляемого носителя боеголовок. Его траекторию нельзя быстро вычислить, а значит, гибрид станет серьезным грозным оружием.

Сам инженер вдохновился другой идеей применения конструкции. Он представил себе гипотетическую высадку людей на Марс. Космический «серфер» входит в атмосферу Красной планеты, астронавты ищут подходящее место для посадки. Команды с Земли идут с задержкой, а потому необходимо выиграть время в битве с чужой природой и мощными ударными волнами от торможения судна. Сверхзвуковая капсула даст это время и «с ветерком» прокатит первых колонизаторов над поверхностью заветной планеты.

Источник: popmech.ru, 14.04.2020

АВТОМОБИЛЬНЫЙ ТРАНСПОРТ

Маск: Автопилот Tesla будет обладать сверхчеловеческими возможностями

Глава компании Илон Маск рассказал своим подписчикам в Twitter, что система автономного управления Tesla по своим способностям превзойдет обычного водителя. В отличие от человека, автопилот может выполнять 15 маневров в секунду и никогда не отвлекается.

Tesla впервые объявила о намерении разработать полноценный автопилот в 2016 году, и с тех пор каждый электромобиль выпускался в камерами и сенсорами, в ожидании того дня, когда с их помощью можно будет пересечь Америку от побережья до побережья. Такая поездка, анонсированная Маском на 2017 год, так и не состоялась.

В 2018 он признал, что цель оказалась сложнее, чем он предполагал. Дедлайн был сдвинут на конец 2019, но и тогда режим Full Self-Driving не был

7 готов. Команда разработчиков все еще трудится над переработкой автопилота, пишет Inverse. Однако, как только все будет готово, робомобиль Tesla заткнет человека за метафорический пояс.

«Люди водят, используя только две камеры на медленном шарнире и часто отвлекаются. У автопилота же восемь камер, радар, сонар, и он всегда настороже», – написал Маск в «Твиттере». По сравнению с человеком система Tesla «определенно сверхчеловеческая».

Компьютеры, пояснил он, способны выполнять вычисления с молниеносной скоростью: «Безусловно, компьютер без проблем сделает 144 триллионов операций в секунду. Это примерно 15 маневров управления/ускорения/торможения в секунду».

Маск еще раз подчеркнул, что люди водят так себе, а машины, когда возьмутся за дело в полную силу, смогут сделать дороги действительно безопасными.

Сейчас все электромобили компании оснащены базовой версией системы Autopilot, которая умеет двигаться вдоль полосы, набирая и сбрасывая скорость при необходимости. За дополнительные $7000 можно приобрести опциональный пакет Full Self-Driving с тремя ключевыми функциями: автоматическая парковка, автоматическая смена полосы и подача машины с парковки.

Источник: nanonewsnet.ru, 10.04.2020

В электромобиль встроили сворачиваемую солнечную панель

Французские компании ARMOR и Gazelle Tech представили прототип электромобиля с автоматически разворачивающимся тент-чехлом со встроенными солнечными панелями. Это позволяет экономить на зарядке автомобиля, пока он припаркован. По расчетам восьми часов зарядки с помощью солнечных панелей должно хватать на дополнительные 30 километров пробега.

Электромобили заметно отличаются от обычных автомобилей с технической точки зрения, но для владельцев они прежде всего отличаются пользовательским опытом. Самое заметное отличие от автомобиля с двигателем внутреннего сгорания – это зарядка. Она считается одним из основных недостатков электромобилей, потому что обычно занимает много времени, хотя в новых электромобилях этот недостаток уже не так выражен, и, к примеру, Volkswagen ID3 за полчаса заряжается на 290 километров езды.

Но получение энергии от электричества – это также и возможность для инженеров по разработке новых методов зарядки. Например, в электромобилях

8 помимо механического торможения применяется рекуперативное торможение, позволяющее заряжать аккумулятор во время езды.

Кроме того, существуют проекты беспроводной зарядки электромобилей, а также электромобили с солнечными панелями, но у них панели располагаются только на капоте и крыше, а стекла остаются неиспользуемыми.

Инженеры из компаний ARMOR и Gazelle Tech придумали альтернативу такой конструкции в виде зарядного тента-чехла, который можно развернуть после парковки. Он состоит из ткани и массива из гибких солнечных панелей, расположенных в виде трех полос по всей длине тента. Суммарная площадь солнечных панелей составляет четыре квадратных метра. Тент закреплен на двух несущих стропах, соединенных с обоими бамперами. После парковки стропы могут вытянуть тент из заднего бампера и достаточно быстро натянуть на всю машину (рис. 2).

Рис. 2. Зарядный тент-чехол

Прототип сделан на базе электромобиля Gazelle, который имеет запас хода 180 километров. Разработчики отмечают, что за восемь часов солнечные панели могут дать энергии, которой будет достаточно для 30 километров пробега.


БЕСПИЛОТНЫЕ ЛЕТАТЕЛЬНЫЕ АППАРАТЫ

Новозеландцы представили открытый проект дрона-аэростата на Raspberry Pi

Новозеландские инженеры представили открытый проект дрона-аэростата, выполненного из доступных компонентов. Он состоит из воздушного шарика и пристегивающегося к нему на липучках 3D-печатного

9 корпуса с тремя винтами для управления полетом. За управление дроном отвечает микрокомпьютер Raspberry Pi, а документация для самостоятельной сборки выложена на GitHub.

На сегодняшний день подавляющее большинство гражданских беспилотных летательных аппаратов имеют конструкцию мультикоптера. Популярность этой конструкции обусловлена прежде всего тем, что она проста механически, а также с точки зрения управления, если сравнивать с беспилотниками самолетного типа. Но плата за эту простоту заключается в довольно низкой эффективности полета, и, как следствие, небольшой продолжительности полета, обычно составляющей 20-30 минут. Кроме того, мультикоптерам приходится вращать винты на большой скорости, что делает их шумными и опасными, поэтому в помещении такие аппараты стараются не применять.

Галь Горьюп (GAL GORJUP) и Минас Лиарокапис (MINAS LIAROKAPIS) из Оклендского университета создали недорогой дрон, лишенный большинства этих недостатков. Они выбрали конструкцию аэростата, потому что он имеет нейтральную плавучесть и расходует энергию только на маневры, а также имеет мягкий корпус, поэтому не так опасен для людей. Инженеры сразу выбрали в качестве газа гелий из-за его безопасности и достаточно низкой плотности, а после оценки пяти разных шаров выбрали 91-сантиметровый шар с фольгированной поверхностью. Он способен поднимать груз массой 80 граммов, а благодаря металлизированной поверхности гелий в нем сохраняется дольше всего среди рассмотренных шаров.

Гондола аэростата состоит из напечатанного на 3D-принтере корпуса, к которому крепится три ротора с винтами: два по бокам для продольного полета и поворотов, а еще один установлен снизу и отвечает за управление высотой. Внутри корпуса установлен микрокомпьютер Raspberry Pi Zero W, камера и аккумулятор на 500 миллиампер-часов.

Гондола крепится к аэростату на липучках, причем инженеры сделали на нем два места крепления, одно из которых располагается по центру, а второе смещено к краю. Тестовые полеты показали, что при асимметричном расположении гондолы аппарат более стабильно сохраняет продольный курс во время полета. Кроме того, получая данные о своем положении от внешней системы отслеживания, дрон смог относительно точно летать по круговой траектории.

Источник: nplus1.ru, 14.04.2020

10

ВОЕННО-ПРОМЫШЛЕННЫЙ КОМПЛЕКС

Американцы разработали дрон-вертолет для запуска из гранатомета

Специалисты Исследовательской лаборатории Армии США разработали проект миниатюрного беспилотного летательного аппарата вертолетного типа, предназначенного для запуска из подствольного гранатомета калибра 40 миллиметров. Такой беспилотник позволит бойцам оперативно проводить рекогносцировку или устанавливать наблюдение за позициями противника.

Разработанный американскими военными аппарат представляет собой цилиндрический снаряд, оснащенный контроллером управления, литий-полимерной аккумуляторной батареей емкостью 850 миллиампер-час, электромотором и несущим винтом с двумя складными лопастями (рис. 3). Кроме того, части снаряда, противоположной несущему винту, установлена стабилизированная камера.

Рис. 3. Проект миниатюрного дрона-вертолета для запуска из гранатомета

Предполагается, что после запуска из подствольного гранатомета беспилотник будет раскладывать лопасти несущего винта и под управлением оператора лететь к цели. Дальность действия дрона составляет 2 километра. Он способен подниматься на высоту 610 метров и находиться в воздухе до 90 минут. В ходе доработки проекта дрон также планируется оснастить приемником GPS для определения координат противника.

Проект дрона-вертолета относится к семейству миниатюрных беспилотников GLUAS (grenade launched unmanned aerial system, беспилотный летательный аппарат гранатометного запуска). Беспилотники семейства GLUAS можно будет запускать с помощью однозарядного гранатомета M79, подствольного M203 или станкового автоматического Mk.19. Все эти гранатометы имеют калибр 40 миллиметров. Когда планируется начать испытания новых дронов, американские военные не раскрывают.


11

Разведывательным самолетам U-2 обновят бортовые системы

Американская компания Lockheed Martin проведет модернизацию стратегических самолетов-разведчиков U-2 Dragon Lady. Как пишет Flightglobal, в рамках программы модернизации самолеты получат новое бортовое радиоэлектронное оборудование, компьютер управления полетом и приборную панель.

Модернизация самолетов будет проводиться в рамках программы OMS (Open Mission Systems), предполагающей оснащение военной техники оборудованием с открытой архитектурой. Благодаря этому модернизацией военной техники смогут заниматься любые компании, а сама модернизация будет проходить гораздо быстрее.

В ВВС США утверждают, что после модернизации U-2 станут первыми американскими самолетами, полностью соответствующими требованиям OMS. Как ожидается, первые усовершенствованные самолеты-разведчики начнут поступать в войска в середине 2021 года, а полностью все работы планируется завершить к началу 2022-го.

В настоящее время на вооружении ВВС США стоят 30 самолетов U-2S. Их средний возраст составляет 36,6 года.

Любопытно, что в середине 2010-х годов ВВС США рассматривали возможность списать все самолеты-разведчики U-2 и заменить их стратегическими разведывательными беспилотными летательными аппаратами RQ-4 Global Hawk. Был даже проведены разработки, которые позволили адаптировать разведывательные камеры Dragon Lady для подвески на RQ-4.

Позднее американские военные заявили, что Global Hawk никогда не сможет полностью заменить разведывательные самолеты U-2, способные одновременно нести несколько разведывательных камер, и отказались от идеи списывать Dragon Lady.

Самолеты-разведчики U-2 поступили на вооружение ВВС США в 1957 году. Они способны развивать скорость до 805 километров в час и совершать полеты на расстояние до 10,3 тысячи километров. Максимальная высота полета U-2 составляет около 21,3 тысячи метров.

В феврале текущего года стало известно, что Lockheed Martin завершила испытания новой мультиспектральной камеры SYERS-2C и установку таких приборов на самолеты-разведчики U-2. Камера выполнена по принципу открытой архитектуры и способна передавать снимки на самолеты пятого поколения F-35 Lightning II и F-22 Raptor.


12

Американцы создадут самотранспортируемые противолодочные мины-торпеды

ВМС США дали старт программе Hammerhead, предполагающей разработку самотранспортируемых противолодочных мин-торпед. Как пишет Breaking Defense, действующий план предусматривает поставку 30 прототипов мин-торпед в 2021 финансовом году (начнется 1 октября 2020 года). При этом в 2023 году ВМС США рассчитывают получить первые образцы боеприпасов серийного образца.

До 2001 года на вооружении ВМС США стояли морские мины-торпеды Mk.60 CAPTOR. Такая мина представляла собой цилиндрический контейнер длиной 3,7 или 3,4 метра, в котором размещалась стандартная торпеда Mk.46 с системой активного и пассивного акустического наведения.

Мины CAPTOR доставлялись на место с помощью кораблей, самолетов или вертолетов. После попадания в воду от контейнера отделялся якорь, к которому мина была прикреплена с помощью троса. После постановки мина переходила в ждущий режим. Максимальная глубина постановки мины составляла 900 метров.

Боеприпас был способен определять шумы подводных лодок на дистанции до одной тысячи метров и игнорировать шумы надводных кораблей. После обнаружения подводной лодки CAPTOR вертикально запускал торпеду Mk.46, которая затем на скорости более 30 узлов (55,5 километра в час) шла к цели. Дальность действия торпеды составляет 7,3 километра.

Согласно требованиям американских военных, новая мина-торпеда Hammerhead должна быть самотранспортируемой, то есть, по сути, представлять собой автономный необитаемый подводный аппарат. Мина должна иметь якорь, систему управления и связи, систему обнаружения подводных лодок и двигатель. Hammerhead также планируется оснастить торпедой Mk.46.

Приглашения принять участие в программе разработки самотранспортируемой мины получили 16 американских компаний. Другие подробности о новой программе пока не раскрываются.


Украинцы показали испытания дрона-камикадзе

Разработанный украинской компанией «Атлон Авіа» барражирующий беспилотный летательный аппарат «Гром» прошёл очередные испытания.

Целью испытаний нового украинского дрона-камикадзе «Гром» (рис. 4) является проверка системы управления и навигации оружия. Беспилотник имеет боевую (осколочно-фугасную, кумулятивную или термобарическую)

13 часть массой 3,5 килограмма, способен разгоняться до скорости 120 км/ч и находиться в воздухе на протяжении 60 минут.

Рис. 4. Беспилотный летательный аппарат «Гром»

Особенностью барражирующего боеприпаса является использование в качестве агрегатной базы мощного мультикоптера. Видеоролик демонстрирует испытательный полёт дрона, при котором в разных режимах были испытаны системы управления и алгоритмы обнаружения целей. Для сохранения экспериментального образца вместо боевой части был установлен парашют.


Американский вертолет для боевых спасательных операций испытали экстремальными температурами

Специалисты ВВС США совместно с американской компанией Sikorsky провели испытания перспективного вертолета для боевых спасательных операций HH-60W Jolly Green II экстремальными температурами. Как сообщает Flightglobal, испытания машины проводились в специализированном испытательном ангаре на базе ВВС США «Эглин» во Флориде. Такие проверки завершились еще 2 апреля, однако известно об этом стало только сейчас.

Военной технике приходится работать в широком диапазоне различных природных условий: в жару и сильный мороз, при высокой влажности и сильном ветре, в условиях пылевой бури. По этой причине разработчикам необходимо проводить испытания созданной ими техники в условиях, похожих на те, в которых она будет функционировать. Часть таких испытаний обычно проводится в естественных условиях, например, зимой в наиболее холодных регионах. Другие же проверки проводятся в специализированных комплексах.

14

Во время испытаний экстремальными условиями, специалисты проверяли работоспособность бортовых систем и двигателей HH-60W при температуре окружающего воздуха от −51 градуса Цельсия до 49 градусов Цельсия. Кроме того, вертолет испытывали под воздействием имитированного с помощью мощных вентиляторов ветра со скоростью до 20 метров в секунду, дождем с потоком воды в 492 литра в минуту, а также плотным туманом. Во всех случаях проведенные проверки были признаны успешными.

В составе ВВС США HH-60W должны будут заменить устаревшие HH-60G Pave Hawk, разработанные в начале 1980-х годов. Эти машины применяются для проведения спасательных операций на территории, контролируемой противником, а также в гражданских поисково-спасательных работах и в борьбе с наркотрафиком. Мелкосерийное производство новых вертолетов началось на предприятии компании Sikorsky в Стрэтфорде штата Коннектикут в сентябре 2019 года.

В общей сложности ВВС США намерены приобрести 113 новых вертолетов для боевых спасательных операций. Принятие вертолета на вооружение запланировано на 2021 год. Разработка HH-60W велась с 2012 года. Модернизированная машина получила топливные баки увеличенной емкости и обновленное бортовое оборудование, включая защищенные системы связи. HH-60W также получит расширенную номенклатуру вооружений. Вертолет выполнен на базе многоцелевого UH-60M с электро-дистанционной системой управления.

Первый полет нового спасательного вертолета состоялся 20 мая 2019 года в Уэс-Палм-Бич во Флориде. Название Jolly Green II было присвоено HH-60W весной 2020 года. Машина была названа в честь спасательного вертолета HH-3E Jolly Green Giant, активно использовавшегося военными во время войны во Вьетнаме в том числе для отлова в воздухе разведывательных беспилотников AQM-34 Firebee.


Боевых роботов начали разрабатывать в России

Новый комплекс находится на стадии опытно-конструкторских работ (ОКР).

На официальном сайте госзакупок размещены материалы на разработку боевых робототехнических комплексов «Соратник», которые подразумевают создание не только боевой машины и её силовой установки, но и оптико-локационной станции, систем технического зрения и других составляющих комплекса.

15

Как следует из документов, на опытно-конструкторские работы по всем элементам робота выделено финансирование более 128 миллионов рублей. Заказчиком выступает «766-е управление производственно-технологической комплектации», входящее в российский концерн «Ростех». Согласно требованиям, работы должны быть завершены до 31 декабря 2020 года.

Напомним, в 2018 году уже была продемонстрирована бронированная гусеничная машина «Соратник» предназначена для разведки и ретрансляции, разминирования, патрулирования и охраны объектов. Платформа поддерживает установку пулемётов калибра 7,62 и 12,7 миллиметров, а также гранатомёта АГ-17А калибра 30 мм и противотанковых управляемых ракет типа «Корнет-ЭМ». Новый комплекс «Соратник» будет отличаться от одноимённого проекта.


ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Австралийский стартап разарабатывает гибридный ПК из электронных и биологических компонентов

Ученые уже давно изучают возможность создания биологического компьютера, принцип действия которого был бы похож на принцип действия обычного мозга, пускай и маленького. И сейчас появился проект, который представляет собой гибрид обычного ПК и биологических компонентов.

Реализует этот проект австралийская компания Cortical Labs. Она надеется, что в будущем гибридный компьютер сможет выполнять ту же работу, что и современные ПК, но вот энергии он будет потреблять гораздо меньше. По словам представителей компании, сейчас получившуюся систему можно сравнить по функциональности с мозгом стрекозы.

Компания использует два метода создания таких систем. Первый – использование нейронов из эмбрионов мышей. Второй – использование стволовых клеток человека с последующим выращиванием из них нейронов. Далее нейроны помещают в питательную среду и размещают на чипе из оксида металла. Он содержит около 22 тысяч электродов.

В ближайшем будущем разработчики планируют научить эту систему играть в аркадную игру Pong, которая не очень сложна для понимания машинами. К слову, на этой игре изначально тренировался искусственный интеллект, разработанный DeepMind. Несколько позже именно он, конечно,

16 усовершенствованный, смог обыграть чемпиона мира по го, а также научился неплохо проходить многие компьютерные игры.

Тем не менее, ИИ-системы потребляют крайне много энергии. В частности, тот же ИИ AlphaGo, о котором говорилось выше, на пике потребляет около мегаватта. Этого достаточно для снабжения электричеством около 100 домохозяйств в день. Мозг человека, по расчетам специалистов, потребляет в моменты размышления человека над важными вопросами около 20 Вт. Это примерно в 50 тысяч раз меньше.

Карл Фристон, нейробиолог из Университетского колледжа Лондона, известный благодаря своей работе по визуализации работы мозга, заявил, что весьма впечатлен результатами проекта. Ранее в этом году он был приглашен на испытания тестового устройства. Фристон также развил идеи о самоорганизации биологических систем, включая коллекции нейронов.

По словам авторов проекта, использование биологических систем позволит гораздо быстрее обучать нейросети. На данный момент эта работа занимает долгое время, но в случае применения гибридных систем процесс проходит гораздо быстрее.

Сейчас Cortical Labs получила инвестиции в размере около $610 000. Это не единственная компания, которая работает в сфере «биологических компьютеров». Еще один стартап, Koniku, разработал кремниевый чип, электронные компоненты которого совмещены с нейронами мозга мыши. Сейчас компания разрабатывает на основе таких чипов дроны для военных и правоохранителей.

Ну а ученые из МИТ добились успехов несколько в иной сфере – они использовали определенные бактерии для разработки гибридного чипа, который способен проводить вычисления и хранить информацию.


Google и Apple устроят слежку за больными Covid-19

Два цифровых гиганта будут совместно разрабатывать программное обеспечение, отслеживающее распространение Covid-19 через контакты пользователей – «чтобы дать бой вирусу и сохранить жизни», как говорится в совместном пресс-релизе.

Уже через несколько недель, в мае, компании намерены выпустить программный интерфейс, обеспечивающий взаимодействие устройств на Android и iOS. Его смогут использовать приложения, создаваемые сейчас правительствами и медицинскими учреждениями в разных странах для выявления инфицированных коронавирусом и отслеживания их контактов.

17

В совместных планах Google и Apple на несколько месяцев вперед – создание трекинговой платформы, интегрированной в Android и iOS. Осуществлять сбор данных она будет посредством Bluetooth: устройства будут обмениваться идентификаторами, что позволит потом отследить и уведомить всех, с кем контактировал зараженный. Идентификаторы будут анонимными, и компании уверяют, что «защита данных, прозрачность и добровольность участия будут иметь главное значение при реализации этого проекта».


Для процессоров Baikal появилась операционная система на базе Linux

Для компьютеров на базе процессоров Baikal компании «Байкал Электроникс» создана операционная система на базе ядра Linux. Это стало результатом сотрудничества производителей процессоров с «Базальт СПО» – разработчиком линейки операционных систем «Альт». «Байкал Электроникс» – дочерняя компания наноцентра «Т-Нано» Фонда инфраструктурных и образовательных программ Группы РОСНАНО.

В дистрибутиве компании «Базальт СПО» – ОС «Simply Linux 9» – представлены версии для компьютеров «Таволга» и предварительная сборка для отечественных компьютеров Fastwel МК150–02 на процессорах Baikal-T (BE-T1000 архитектуры MIPS), а также впервые – предварительная сборка для опытной платы на процессоре Baikal-M (архитектуры ARMv8), который компания «Байкал Электроникс» представила в октябре 2019 года на Форуме «Открытые Инновации» в Сколково.

«Мы рады, что совместная с партнерами работа по развитию экосистемы отечественного оборудования приносит плоды и начинают выходить операционные системы, совместимые с нашими процессорами. Это открывает возможности к созданию целиком отечественных продуктов уже в ближайшем будущем, – прокомментировал событие Андрей Евдокимов, генеральный директор «Байкал Электроникс». – Надеемся, что уже в III квартале 2020 года на рынке появятся примеры 100% отечественных продуктов на базе как российского железа, так и российского программного обеспечения. Со своей стороны, мы делаем все необходимые шаги для того, чтобы это произошло».

«Байкал Электроникс» – один из наших старейших партнеров, – отметил Алексей Новодворский, заместитель генерального директора компании «Базальт СПО». – Мы всегда стараемся поддерживать российских производителей аппаратного обеспечения. Наша оригинальная инфраструктура разработки, сборки и тестирования позволяет в кратчайшие сроки выпускать продукты для новых аппаратных комплексов. Когда на рынке появятся

18 полностью отечественные продукты, конкурентоспособность и технологическая независимость нашей промышленности существенно повысятся».

Источник: rusnano.com, 13.04.2020

Найден материал для новых суперкомпьютеров

Команда специалистов, изучающая свойства магнитов, представила новые данные для создания более мощных компьютеров.

Современные компьютеры полагаются на ферромагнетики для выравнивания двоичной системы 1 и 0, которая обрабатывает и хранит информацию. Антиферромагнетики гораздо мощнее, но их природное состояние, не проявляющее никакой чистой измеримой намагниченности, затрудняет использование их мощности.

Лаборатория доктора философии Энрике дель Барко и сотрудники нескольких мировых университетов, смогли решить эту проблему с помощью электрических токов, проходящих через антиферромагнетики на наноуровне.

Результаты являются новаторскими, поскольку они представляют собой доказательство концепции, что антиферромагнитные устройства могут работать на терагерцовом уровне. Это не только содержит потенциал для всего, начиная от систем наведения и заканчивая коммуникационными сетями, но и приближает возможность создания устройств с имитацией работы мозга.


НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Новый фермент сможет переработать 90 процентов пластиковых бутылок

Ученые синтезировали усовершенствованную гидролазу – фермент, который расщепляет до 90 процентов ПЭТ (полиэтилентерефталата) на мономеры за 10 часов. Полученный пластик по свойствам не уступает тому, что был произведен из нефтепродуктов изначально, и может использоваться вновь для изготовления упаковки и текстиля, что позволит достичь замкнутого производственного цикла.

Каждый год в мире производится около 350 миллионов тонн пластика, и около 200 миллионов тонн практически сразу же становятся твердыми бытовыми отходами, потому что используются в течение короткого

19 промежутка времени и далее не подвергаются переработке. Одна пятая мирового пластика приходится на полиэтилентерефталат (ПЭТ) – этот материал используют для изготовления текстиля и упаковки, преимущественно пластиковых бутылок для воды и газированных напитков.

ПЭТ является сложным полиэфиром и плохо поддается гидролизу из-за высокого содержания ароматических фрагментов терефталата. Наиболее распространенный способ его переработки – термомеханический. К сожалению, он приводит к потере механических свойств, и качество материала на выходе получается гораздо более низким, чем у исходного. Ученые уже описывали ПЭТ-гидролазы – энзимы, которые способны деполимеризовать ПЭТ и переработать его в новое сырье хорошего качества, однако, все они демонстрировали низкую производительность и были нерентабельными.

Французские ученые во главе с Валери Турнье (Valérie Tournier) из Университета Тулузы начали поиски усовершенствованной PET-гидролазы. На данный момент они завершили первый этап проекта и добились эффективной переработки терефталевой кислоты, на которую приходится основная масса ПЭТ – 863 килограмма в одной тонне ПЭТ отходов.

В ходе исследования они обрабатывали коммерческий аморфный ПЭТ различными ферментами: гидролазами BTA1 и BTA2 почвенной бактерии Thermobifida fusca; кутиназой патогенного гриба Fusarium solani pisi; ПЭТазой грамотрицательной бактерии Ideonella sakaiensis и кутиназой LCC, полученной из листового компоста листьев. Они обнаружены, что LCC в 33 раза эффективнее прочих ферментов и демонстрирует самую высокую термостабильность.

Далее ученые попытались дополнительно улучшить ферментативную активность и термостабильность LCC с помощью белковой инженерии: химическую активность улучшил целевой мутагенез ключевых аминокислотных остатков, а термостабильность удалось повысить за счет добавления дисульфидного мостика.

В итоге специалисты остановились на версии ПЭТ-гидролазы, которая расщепляет 99,8 процента терефталевой кислоты на мономеры (а это составляет 90 процентов ПЭТ отходов) за 10 часов. При этом стоимость фермента, необходимого для переработки одной тонны , составляет всего лишь 4 процента от цены тонны первичного ПЭТ. Из переработанного сырья уже были изготовлены пластиковые бутылки для напитков, и по свойствам они не уступали оригинальным.


20 Антибактериальные свойства материалов усилят лазерной «гравировкой»

Как мы все уже прекрасно запомнили, патогены способны сохраняться на окружающих поверхностях целыми днями, представляя опасность. Даже на меди, давно известной своими антибактериальными свойствами, микробы держатся несколько часов. Но после быстрой обработки поверхности лазерным лучом эти способности можно резко усилить, так что бактериальные клетки погибнут на меди моментально.

Механизм противомикробного действия меди и ее сплавов в точности не известен, но считается, что она напрямую разрушает клеточные мембраны и белки, так что с равным успехом уничтожает и обычные бактерии, и устойчивые к антибиотикам, представляющие огромную опасность для больных. Такие металлы играют особую роль там, где требуется внимательно беречься от инфекции, – прежде всего в медицинском оборудовании и медицинских имплантатах.

Для усиления их полезных свойств поверхности нередко покрывают дополнительными пленками – однако они бывают токсичны и для организма больного, а нередко просто отслаиваются. Новая технология, представленная в журнале Advanced Materials Interfaces, видоизменяет саму поверхность металла, усиливая ее противомикробное действие за счет микроструктур, нанесенных лазерным лучом.

По словам ключевого автора разработки – профессора Университета Пердью Рахима Рахими (Rahim Rahimi), – обычно медная поверхность гладкая, однако лазер в один «проход» формирует на ней иерархические структуры микро- и нанометровых пор. Это обеспечивает нужный контакт с бактериальными клетками, которые гибнут в течение нескольких минут после того, как оказались на такой поверхности.

При этом другие практически полезные свойства металла не меняются, и его можно использовать по обычному назначению. Более того, для имплантатов такие обработанные поверхности могут оказаться даже более подходящими, поскольку микроструктуры усиливают их гидрофильные свойства, облегчая прикрепление растущих тканей. Авторы уже начали испытания аналогичных структур и на других материалах и сплавах, применяющихся в медицинском оборудовании.


21

В Северной Корее создали нано-антибактериальную маску от коронавируса

В медико-инструментальном НИИ управления промышленностью медицинских оборудований при министерстве здравоохранения северокорейские учёные разработали маску, которая получила антибактериальное покрытие с нано-основой.

Заместитель начальника НИИ-разработчика Ли Чэ Док заявил, что созданная маска имеет противовирусный и антибактериальный эффект, а также обеспечивает защиту органов дыхания от мелкодисперсной пыли. Маска отвечает всем техническим требованиям, которые Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) предъявляет к подобным средствам.

В разработке нано-антибактериальной маски использовали отечественные материалы, в том числе камень с лечебными эффектами «Кымган», в котором есть несколько десятков полезных для здоровья человека необходимых микроэлементов.

Производство новой медицинской маски налажено на завод медицинского оборудования и инструментов в Пхеньяне. Напомним, по данным ВОЗ в Северной Корее на данный момент нет ни одного заболевшего коронавирусом и ни одного смертельного случая от COVID-19.


Созданы сенсоры-аэрозоли, которые делают любую поверхность интерактивной

Благодаря разработке международной команды ученых включать свет в комнате можно будет прикосновением к узору на обоях, а переключать каналы на телевизоре – проводя рукой над подлокотником дивана. Достаточно распылить на поверхность проводящие электричество чернила. Технология работает как внутри зданий, так и снаружи.

Технология, изобретенная учеными из лаборатории MIT (США) вместе с коллегами из Университетов Бристоля и Бата (Великобритания), состоит из слоя проводящих медных чернил, способного распознавать прикосновения, микроконтроллера, реагирующего на сигналы, и верхнего слоя интерфейса. Все это можно наносить на шероховатую или изогнутую поверхность, кроме того, эти распыляемые сенсоры не боятся влажности и пригодны для использования вне помещений, пишет New Atlas.

22

Хотя до коммерциализации этой технологии еще далеко, однажды она сможет стать обязательным элементом при строительстве умных зданий или оформлении интерьера.

Нанесенная на стену или другую поверхность краска может реагировать не только на прикосновения или движения пальца – например, с ее помощью можно менять яркость лампочки – она реагирует и на жесты. А открывать двери можно взмахом руки. Технология требует предварительного планирования и точности нанесения чернил на поверхность, но в целом она относительно проста – главное, научиться пользоваться аэрографом.

«В отличие от существующих методов, таких как 3D-печать, трафаретная печать или струйная печать, наше напыление не ограничено определенной площадью и, как можно видеть по граффити, часто покрывают целые стены и даже фасады зданий, – говорится в статье разработчиков. – Наша работа способствует сближению цифровых пользовательских интерфейсов с физическим окружением и открывает возможности создания крупномасштабных интерактивных поверхностей».


Разработана биогибридная батарея из бактерий

Некоторые бактерии умеют вырабатывать собственное электричество, но попытки использовать их в производстве топливных элементов и батарей до сих пор не приводили к успеху. Немецкие ученые разработали биогибридную систему на основе гидрогеля, которая может стать прорывом в этой области.

Специалисты из Технологического института Карлсруэ обратили внимание на группу микроорганизмов, известных как экзоэлектрогены. Они способны вырабатывать электроны и проводить их через мембрану собственных клеток. Если научиться собирать эти электроны, то можно изготовить из бактерий живые батареи.

Однако, предыдущие попытки показали, что добиться этого не так просто. Большинство проводящих материалов, необходимых для того, чтобы отводить электроны к электроду, не подходят для жизни бактерий. А те, которое подходят, не слишком хорошо проводят электричество.

Поэтому немецкие ученые решили разработать собственный материал, который сочетал бы эти два качества. Они начали с гидрогеля из углеродных нанотрубок и кварцевых наночастиц. Соединили их нитями ДНК. А затем добавили экзоэлектрогенные бактерии вместе с богатой питательными веществами средой.

23

Исследователи обнаружили, что на таком материале бактерии хорошо растут, проникая в поры гидрогеля. А тот, в свою очередь, неплохо проводит электричество. Вдобавок, ученые встроили механизм отключения батареи – когда энергии больше не надо, добавляется фермент, перерезающий нити ДНК, и система прекращает работу.


Разработан гидрогелевый каркас для быстрого восстановления сухожилий

Исследователи разработали и запатентовали новые фиброармированные гидрогелевые каркасы, с синтетическим веществом, которое способно имитировать и заменять человеческие сухожилия и связки.

«Разрывы сухожилий и связок чаще всего происходят в результате несчастных случаев и при занятиях спортом. Во всем мире существует огромная потребность в разработке легкодоступных, механически прочных синтетических сухожильных каркасов», – сказала профессор Хала Зрейкат.

Консервативные методы, использующие слепки и ограничивающие движение шины, часто требуют нескольких недель реабилитации для восстановления, а современные имплантаты и вовсе несут высокий риск отторжения и инфекции. Новая технология надеется ускорить восстановление механической функции и поддержать рост коллагеновой ткани, не ставя под угрозу биологическую реакцию организма.

Синтетический каркас был испытанный на моделях сухожилий надколенника у крыс, а затем его разработали подобно реальным сухожилиям и связкам (с высоким содержанием воды и устойчивостью к стрессу), что позволяет улучшить рост коллагеновой ткани.

«До сих пор синтетические каркасы были связаны со значительным риском отказа имплантатов, а также плохой интеграцией биологических тканей и истиранием», – подчеркнули разработчики. «Сухожилия и связки человека на 70 процентов состоят из воды. Это в принципе сложная структура, которая включает в себя кровеносные сосуды, нервы и лимфатические сосуды».

Поэтому теперь исследователи будут наблюдать долгосрочное поведение этих каркасов, как во внутренних, так и во внешних условиях организма, а также следить за интеграцией тканей и биомеханикой на более крупных моделях животных.


24

Ученые разработали биоактивный материал, уничтожающий бактерии несколькими способами

Ученые НИТУ «МИСиС» разработали биоактивное покрытие для титановых имплантатов, способное полностью уничтожать бактерии. Его особая пористая структура с биоактивными компонентами в составе ускорит приживаемость имплантата, а комбинаторное действие активных форм кислорода и ионов серебра обеспечит эффективное уничтожение различных штаммов бактерий.

Две основные проблемы в имплантационной хирургии – медленная приживаемость имплантата и риск развития бактериальной инфекции в месте его установки. Ускорить приживаемость возможно изготовив имплантат из биоактивного материала, который стимулирует деление остеобластов – костных клеток пациента. С инфекцией же борются при помощи антибиотиков, но бактерии быстро вырабатывают к ним устойчивость.

Эта проблема требует создания новых эффективных способов борьбы с инфекциями, например, применение ионов металлов, известных своей бактерицидной активностью или способностью к генерации активных форм кислорода (они губительны для оболочек бактерий).

Большинство современных имплантатов изготавливаются из титана – он прочен, биоинертен и не подвержен коррозии. Однако, титан не обладает биоактивными и антибактериальными свойствами, и именно поэтому ученые активно работают над созданием покрытий, устраняющих эти недостатки. Хорошие результаты демонстрирует пленка оксида титана (TiO2) – из-за пористой структуры она наиболее пригодна для деления костных клеток, а включение в ее состав кальция Ca и фосфора P обеспечивает биоактивность. Тем не менее, по-прежнему важной задачей является наделение имплантата антибактериальными свойствами.

Коллектив научно-учебного центра самораспространяющегося высокотемпературного синтеза НИТУ «МИСиС» (НУЦ СВС НИТУ «МИСиС») разработал покрытия для титановых имплантатов на основе оксида титана с наночастицами серебра и платины. Разработанный ученными материал позволяет ускорить пролиферацию, то есть активное деление клеток в среднем на 12–20%, а также обеспечить уничтожение до 100% бактерий через 72 часа и защиту от формирования бактериальной пленки.

«Для создания пленки оксида титана мы использовали различные электролитические растворы с варьирующимся содержанием кальция и фосфора – «родных» компонентов натуральной кости человека. В результате эксперимента с тремя различными электролитами были выбраны образцы с оптимальным составом (Ca = 6,3 и P = 4,8 атомных %), на поверхности

25 которых удалось получить структуру со сравнительно однородным диаметром пор – от 0,7 до 2,3 микрометров. Сама по себе такая структура уже благоприятна для размножения клеток остеобластов – это было проверено после выдержки образцов в растворе, приближенном по составу к плазме крови. Металлические наноразмерные частицы на поверхности мы формировали путем имплантации в покрытие ионов платины Pt и серебра Ag в вакуумной камере», – рассказывает главный автор статьи, аспирант кафедры порошковой металлургии и функциональных покрытий НИТУ «МИСиС» Виктор Пономарев.

Проникая на глубину примерно 30 нанометров в образец, отдельные ионы образовывали атомы. В результате большой концентрации атомов в этом слое, часть из них вышли на поверхность имплантата и сформировали наночастицы серебра и платины. Серебро на поверхности уже самостоятельно способно обеспечить антибактериальный эффект за счет своих ионов. Но существует их предельная концентрация выше которой могут проявится токсические свойства. Платина же как элемент не обладает никакими бактерицидными свойствами.

Присутствие Ag и Pt в виде наночастиц на поверхности оксида титана придает материалу каталитические свойства. В результате, под обычными светом и ультрафиолетовым излучением покрытия способны генерировать большое количество активных форм кислорода, которые уничтожают различные штаммы бактерий.

Для проверки антибактериальных свойств материала образцы помещали в среды с различными штаммами кишечной палочки и золотистого стафилококка. Полученные результаты позволили сделать вывод, что синергетический эффект действия ионов серебра и активных форм кислорода позволяет быстро и эффективно устранять любую бактериальную инфекцию без угрозы для пациента. Образцы с наночастицами платины же уничтожают бактерии только благодаря реактивным формам кислорода.

В дальнейших планах ученых – продолжить эксперименты по повышению биоактивности и бактерицидных свойств имплантатов. В частности, планируется насыщать открытые поры оксида титана антибиотиками, искусственной кровью и пептидами.


В России разработали вентилируемые панели для утепления зданий

В Институте теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН разработали новую фасадную систему, которая обладает хорошими теплоизоляционными

26 характеристиками и не боится увлажнения. Она подходит для утепления как строящихся, так и реконструируемых зданий.

Фасадная панель является основным элементом фасадной системы. Она состоит из слоя базальтовой ваты с вертикальными вентилируемыми каналами. С наружной стороны на базальтовую вату наклеен тонкий слой металла. Панели изготавливаются в заводских условиях на современной автоматизированной линии, попадают на стройплощадку уже в готовом виде, что позволяет качественно проводить работы по монтажу фасада при различных погодных условиях. «У новой фасадной системы на основе панелей с вентилируемыми каналами более высокий коэффициент теплотехнической однородности, по сравнению с обычными вентилируемыми фасадными системами, то есть ее свойства практически не ухудшаются из-за элементов креплений. Разработанная новая фасадная система не требует использования ветрозащитных мембран и пленок, которые могут гореть и выделять при пожаре вредные вещества, и не поддерживает горения, так как состоит из базальта и металла», – отмечает заведующий лабораторией проблем энергосбережения ИТ СО РАН доктор технических наук Михаил Иванович Низовцев. Результаты последних экспериментальных исследований новой фасадной системы опубликованы в журнале Energy and Buildings.

Зимой из-за разности парциальных давлений через ограждающие конструкции зданий из помещения наружу происходит диффузия водяного пара, на наружных плотных холодных слоях материалов пар может конденсироваться, превращаясь в воду, и накапливаться. Появление влаги может приводить к разрушению материалов фасада и ухудшению его теплозащитных характеристик. Новая фасадная система на основе панелей с вентилируемыми каналами, в разработке которой принимали участие сотрудники ИТ СО РАН, позволяет предотвратить образование конденсата. «Вертикальные вентилируемые каналы с межэтажными горизонтальными входами и выходами воздуха поддерживают утеплитель в относительно сухом состоянии, это очень важно для сохранения его теплозащитных свойств. Высокая влажность материалов фасада может способствовать образованию грибка на стенах внутри помещений, что абсолютно исключено при использовании новой фасадной системы. Эффективна новая фасадная система и при утеплении существующего старого жилого фонда, задача реконструкции которого в настоящее время стоит особенно остро», – рассказывает Михаил Низовцев.

Сотрудники Института теплофизики развивают данное направление совместно с группой компаний «Термолэнд», которая организовала производство и монтаж фасадной системы. Ученые занимаются расчетами тепловлажностного состояния новой фасадной системы при ее установке на

27 различные по составу наружные стены в разных климатических условиях. По словам Михаила Ивановича, зимой фасадная система должна обеспечивать защиту здания от холода, а летом – от перегрева, дождя и ветра. При этом уровень влажности материалов, входящих в ее состав, не должен превышать нормативных значений, а если влажность их в отдельные периоды года увеличивается, то в целом за год не должно быть накопления влаги. «Мы разрабатываем оригинальные расчетные методики тепловлажностных процессов в новой фасадной системе, проводим лабораторные и натурные экспериментальные исследования, сравниваем результаты расчетов и экспериментов, всё это позволяет нам совершенствовать конструкцию фасадной системы», – поясняет ученый.

Такими фасадными системами в Новосибирской области оборудовано более 20 зданий, среди них – жилые дома, школы, детские сады, главный корпус Института теплофизики и Института физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН.


ПРИБОРОСТРОЕНИЕ

Управляемая зарядом 3D-печать помогла создать тактильный сенсор

Американские инженеры изобрели простой способ высокоточной трехмерной печати, пригодный для создания микроэлектроники. Он основан на формировании каркаса, разные части которого имеют электрический заряд, после чего наносимый материал прилипает к противоположно заряженным местам. При помощи этого метода можно создавать объемные электрические схемы любой сложности, в частности тактильные датчики и датчики формы.

Трехмерная печать создала себе репутацию простого и дешевого способа производства. Однако, когда дело доходит до необычных форм, микроскопических размеров или большого количества материалов – появляются проблемы, которые ограничивают печать сложных предметов. Например, одновременная печать пластиком и металлом до сих пор не нашла широкого промышленного применения.

Задолго до появления термина «3D-печать» в производстве микросхем использовалась микролитография, по существу, тоже печать. Процессоры создаются послойно, и нанесение каждого слоя материала зависит от того, какой формы маска была проэкспонирована на фоточувствительную пленку. Грубо говоря, на нее проецировалось изображение лабиринта из контактов,

28 затем незасвеченные участки смывались, и на основе получившегося каркаса строили проводящие цепи. Затем снова наносилась пленка, снова экспонировалась, и так цикл повторялся много раз, пока не появлялась требуемая объемная структура.

Райан Хенсли (Ryan Hensleigh) и его коллеги из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе решили на основе фотолитографии создать совершенно новый метод создания трехмерных предметов. Существенным ограничением традиционной технологии была ее «плоскость», ведь из плоских фигур трудно создавать сложные объемные структуры. Инженеры придумали, как можно работать с полимерным каркасом не послойно, а со всем сразу.

Они решили использовать свойство противоположных зарядов притягиваться друг к другу.

Для производства по новой технологии нужны ванны с тремя разными пластмассами. Помимо нейтральной, двум другим придают электрический заряд – положительный и отрицательный. Основу для будущего каркаса помещают в ванну с одним из пластиков, и экспонируют фигурной маской, затем вынимают, сушат, и в другой ванне засвечивают другой узор. Таким образом создается трехмерная решетка, основная масса которой нейтральна, а отдельные точки – заряжены.

После этого все что остается – обмакнуть получившийся каркас в жидкость с разведенным материалом, который необходимо нанести, – например, медь. Материал также изготавливают таким образом, чтобы он обладал зарядом, из-за чего он осаждается из воды в противоположно заряженных участках решетки. В результате получается объемная структура, в которой пластик и металл переплетены сколь угодно сложно.

Новая технология, помимо микросхем, может пригодится при создании гибкой электроники. Так, авторы демонстрируют прототип тактильного датчика, произведенного по их методу. В основе такого устройства лежит пьезоэлектрический эффект, который позволяет генерировать ток за счет деформации твердого тела. Наноскопические пьезоэлементы ученые замешали в пластик, и напечатали им сдавливающуюся трехмерную сетку, отдаленно напоминающую мочалку. По этой сетке были равномерно осаждены медные контакты, соединенные в сеть.

Как итог, при давлении на получившуюся конструкцию пьезоэлементы вырабатывали электричество, и чем сильнее деформация, тем больше напряжение. Анализ этой карты напряжений позволяет эффективно воспроизводить функции тактильной системы человека, что необходимо для роботов или протезов.


29

Созданы мягкие роботы с корпусом, похожим на экзоскелет насекомого

Инженеры из Калифорнийского университета в Сан-Диего (США) разработали новый метод для создания мягких, гибких роботов с помощью 3D-печати, который не требует специального оборудования. Метод, который ученые описали в журнале Soft Robotics, позволяет создавать мягкие компоненты для роботов быстрее и дешевле.

Авторы разработки изменили способ создания мягких роботов: вместо того, чтобы выяснить, как добавить мягкие материалы к жесткому корпусу робота, сначала они создали мягкое тело робота, а затем добавили жесткие детали к ключевым компонентам.

Структура нового робота похожа на экзоскелет насекомых, у которых есть как мягкие, так и жесткие части. Исследователи назвали свою модель скелета «флексоскелетом» (рис. 5).

Рис. 5. Мягкий робот - «флексоскелет»

Флексоскелеты печатаются на 3D-принтере из жесткого материала на тонком листе, который действует как гибкая основа. Самым удачным материалом для печати оказался лист поликарбоната. Печать и сборка робота, как отмечают исследователи, занимает не больше двух часов. Новый метод позволяет создавать большие группы роботов из флексоскелетов с минимальной ручной сборкой, а также собирать библиотеку Lego-подобных компонентов, чтобы можно было легко менять детали робота.

Конечная цель – создать сборочную линию, которая печатает целых роботов флексоскелета и который позволяет совсем исключить ручную сборку. Рой этих маленьких роботов может выполнять столько же работы, сколько один массивный робот или больше.


30

Инновационный двигатель HELV Motors, разработанный россиянином, получает патент в нашей стране

В России подана заявка на патент инновационного электродвигателя, разработанного американской компанией Buddha Energy Inc. С нашей страной новинку связывает не только патент, но и то, что её изобретатель – россиянин. В США новый двигатель уже готовят к продажам, там он приобретает известность под маркой HELV Motors.

С каждым годом в мире растёт популярность экологичных электроскутеров, электромобилей, квадрокоптеров и других машин, приводимых в действие электродвигателями. Количество производителей такой техники стремительно растёт – так, только в Китае по данным на конец 2019 года зарегистрировано более 400 (!) компаний, выпускающих электромобили.

Исследовательское агентство Grand View Research Inc. подготовило прогноз, согласно которому объём рынка электродвигателей к 2025 году достигнет гигантской суммы – 214,5 млрд долларов США.

Этот рынок будет расти тем быстрее, чем чаще на нём станут появляться новые технологии – и в двигателе HELV Motors реализовано сразу несколько из них.

В основе идеи – сфера Для максимальной мощности электродвигателя при его минимальных

размерах и массе нужно, чтобы площадь взаимодействия полей статора и ротора была наибольшей. Разработчики из Buddha Energy Inc. обнаружили, что это условие выполняется, если двигатель имеет сферическую форму (рис. 6). Перед тем, как придти к такому выводу, они напечатали лабораторные модели ротора и статора на 3D-принтере. После этого конструкторы опробовали несколько десятков вариантов обмотки статора.

Рис. 6. Инновационный двигатель HELV Motors

31

В ходе стендовых испытаний сила на валу тестового двигателя массой 2,8 кг и диаметром 119 мм составила 80 Нм. Сам двигатель может развить и большую мощность, но контроллер для управления им, которым сейчас располагает производитель, рассчитан только на 6 кВт. Таким образом, при напряжении в 60 В и токе 100 А двигатель показал статический крутящий момент в 80 Нм. Максимальная мощность двигателя может быть увеличена в несколько раз. Компания работает над созданием контроллера на 22 кВт. В сравнении с массой и габаритами электромотора значение его мощности выглядит весьма внушительно. Разработчики утверждают, что двигатель массой 9,7 кг и диаметром около 22 см будет развивать мощность 60 кВт.

Производитель подготовил не одну модель электромотора HELV Motors, а целую линейку. Пиковая мощность высокооборотистого двигателя достигает 95 кВт. Эта модель работает при напряжении до 400 В, частота вращения её вала составляет до 30 000 оборотов в минуту. Она вполне пригодна для установки на электромобили, лодки и многие другие виды актуальных сегодня транспортных средств, работающих на электричестве.

Композитные материалы Если бы статор нового электродвигателя был целиком отлит из металла,

токи Фуко быстро перегревали бы его. Разработчики из Buddha Energy Inc. решили эту проблему, которая перед ними возникла – они использовали для изготовления статора композитные материалы. Это, во-первых, исключило негативный эффект токов Фуко и перегревание, во-вторых, позволило сделать двигатели легче, в третьих, уменьшило их себестоимость благодаря отказу от дорогостоящего оборудования для металлообработки.

Компания Buddha Energy Inc. не приводит официальных данных о дате начала продаж инновационных электродвигателей HELV Motors в России. Из неофициальных источников удалось выяснить, что приобрести их будет можно с первого квартала 2021 года, сделав предзаказ на сайте компании.


Создана недорогая и экологичная проточная батарея со сроком службы 25 лет

Для хранения излишков солнечной или ветровой энергии электростанциям нужны хранилища вроде тех, что построила Tesla в Южной Австралии. Однако литий-ионные аккумуляторы, несмотря на свою эффективность, обходятся не дешево. Исследователи из США предлагают альтернативное решение.

32

Так называемая проточная батарея запасает энергию в жидком виде. Она состоит из двух контейнеров с раствором металлических солей и положительных и отрицательных электродов. Жидкость проходит через ядро, разделенное мембраной, ионный обмен приводит к выработке электричества. В прошлом такие системы использовали в качестве электролита дорогие и опасные соли ванадия или брома, растворенные в кислоте. Не так давно стали появляться другие решения.

Специалисты из Университета Южной Калифорнии использовали продукт производства горнодобывающей индустрии и органический материал, который можно изготовить из углеродного сырья, в частности, из СО2, и который уже применяется в проточных батареях, пишет New Atlas.

Созданная ими батарея на сульфате железа и антрахонин-дисульфоновой кислоты способна заряжаться и разряжаться сотни раз «практически без потери энергии». Благодаря дешевизне материалов низкая себестоимость проточного аккумулятора позволяет значительно снизить стоимость по сравнению с батареями из ванадия.

«До сих пор нет экономически выгодного, экологически чистого решения для хранения энергии, которое бы могло проработать 25 лет, – сказал ведущий исследователь Шри Нараян. – Литий-ионные батареи не долговечны, а ванадиевые используют дорогие, относительно токсичные материалы, что ограничивает массовое производство. Наша система – это ответ на эти проблемы. Мы предвидим применение наших батарей в частных, коммерческих и промышленных зданиях для хранения возобновляемой энергии».


Созданы гибкие аккумуляторы-наклейки

С развитием и распространением компактной носимой электроники перед учёными встала проблема создания источников энергии, которые должны быть одновременно ёмкими, гибкими, безопасными и долговечными. В Южной Корее вместо традиционных тонкоплёночных литиевых источников энергии, которые отличаются ненадёжностью и коротким жизненным циклом, решили использовать тонкоплёночные ультратонкие суперконденсаторы, имеющие более высокую удельную мощность и энергию.

В итоге группе учёных, в состав которой вошли доктор Юн Хана из Корейского института энергетических исследований, профессор Ким Ён-Джин из Корейского института науки и передовых технологии и профессор Ким Сеёнгчул из Пусанского национального университета, удалось создать гибкие источники энергии, которые с помощью лазера ультракоротких импульсов

33 могут превращаться в многоразовую наклейку (рис. 7). Для этого батарея оснащается графеновыми электродами с адгезивным полимерными композитами, которые при воздействии лазера превращаются в клейкие электроды.

Рис. 7. Гибкие аккумуляторы-наклейки

Результаты работы, опубликованной в Chemical Engineering Journal, по мнению исследователей, помогут в создании серийных компактных гибких экологически чистых источников энергии, лишённых тех недостатков, которые имеют существующие батареи на основе лития.


Сбербанк представил прототип робота, дезинфицирующего помещения

Сбербанк показал прототип робота, который проводит дезинфекцию помещений за ночь. Устройство может обработать и уничтожить вирусы на площади более 2,5 тысяч м².

Новый дезинфектор создан на базе робота-курьера. Он получил ультрафиолетовые лампы суммарной мощностью 100 Вт. С их помощью робот может дезинфицировать помещение площадью 20 м² за пять минут. Он работает автономно – дезинфектору нужно увидеть помещение всего один раз, после чего он сможет обрабатывать его самостоятельность. Отмечается, что робот не опасен для людей, поскольку при появлении человека в комнате автоматически прекращает работу (рис. 8).

Разработчики отметили, что в будущем мощность ультрафиолетовых ламп может быть увеличена. Использовать новое устройство Сбербанка можно будет в любых общественных местах и учреждениях, как в магазинах, вагонах метро, больницах, школах и офисах.

34

Рис. 8. Робот-дезинфектор от «Сбербанка»

Похожих роботов создаёт датская компания UVD Robots. В марте сообщалось, что датские роботы, оснащённые ультрафиолетовыми лампами и датчиками LIDAR, с начала месяца работают в китайских больницах. Дезинфекция каждого помещения роботом компании занимает от 10 до 15 минут, а стоимость устройства составляет $80 до $90 тыс.

О создании робота-дезинфектора в апреле также заявила российская компания Promobot – он получил название «Скорпион». Его работа, однако, основана на другом принципе – он оснащён резервуаром с дезинфицирующей жидкости и распылителем. Роботом также можно управлять удалённо; кроме того, в компании сообщили о создании терминала Promobot Thermocontrol, который устанавливается на входе в здание и измеряет температуру тела посетителей.


Documents

ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И МАТЕРИАЛЫ · 2020. 4. 23. · nanonewsnet.ru, 10.04.2020 В электромобиль встроили сворачиваемую