Вокруг Науки Техники

[Flanger]

 

[Flanger]

Американские и британские инженеры создали насадку для лазерных резаков, позволяющую им создавать дроны — резак вырезает корпус, а насадка перемещает на него компоненты, наносит контактные дорожки и спекает их. После этого дрон может взлететь прямо с резака и приступить к работе.

[Flanger]

Цитата

 

Литий-ионные аккумуляторы стали надежнее и эффективнее благодаря кремнию.

Один из способов, которым ученые надеются повысить производительность современных литий-ионных аккумуляторов, — это включить в конструкцию кремний, который может увеличить их емкость в 10 раз. Исследовательская группа в Японии придумала способ сделать это, чтобы преодолеть проблемы с долговечностью, которые до сих пор мешали этому направлению.

Современные литий-ионные батареи состоят из пары электродов и раствора электролита, позволяющего переносить между ними ионы лития. При этом один из этих электродов, называемый анодом, изготовлен из графита. Сочетание дешевизны и простоты изготовления хорошо послужило этим устройствам и привело к их применению во всех сферах, от смартфонов до ноутбуков и электромобилей. Однако ученые считают, что потенциал подобной системы еще выше.

«Когда батарея заряжается, ионы лития вынуждены перемещаться с одной стороны батареи — катода — через раствор электролита на другую сторону батареи — анод», — поясняет д-р Марта Харо, ведущий автор нового исследования. «Затем, по мере использования батареи, ионы лития перемещаются обратно в катод, высвобождая электрический ток. Но в графитовых анодах для хранения одного иона лития необходимо шесть атомов углерода, поэтому удельная энергия этих батарей невысока».

Между тем использование кремния вместо графита может значительно повысить плотность энергии, поскольку каждый атом кремния может связываться с четырьмя ионами лития. Но усилия по достижению этого до сих пор наталкивались на проблемы со стабильностью, поскольку кремний не обладает такой же прочностью, как графит, имеет тенденцию расширяться, сжиматься и разламываться при включении батареи.

«Кремниевые аноды могут хранить в 10 раз больше заряда в заданном объеме, чем графитовые аноды. Проблема в том, что по мере того, как ионы лития перемещаются в анод, изменение объема очень велико, примерно до 400%, что приводит к разрушению и поломке электрода», — пишут ученые.

Харо и группа исследователей из Окинавского института науки и технологий аспирантуры (OIST) изучают технологию, в которой используется структура, похожая на торт, со слоями кремния, помещенными между металлическими наночастицами. Команда экспериментировала со слоями кремния разной толщины и нашла золотую середину, придающую материалу очень полезные свойства.

«Материал постепенно становился жестче, но затем жесткость быстро уменьшалась при дальнейшем увеличении толщины кремниевого слоя», — рассказал еще один автор исследования, Тео Булумис. «На тот момент мы не знали фундаментальной причины того, почему это происходит».

При более внимательном рассмотрении выяснилось, что когда атомы кремния осаждаются на металлических наночастицах, они образуют крошечные столбики в форме перевернутых конусов. Это означает, что по мере осаждения большего количества атомов кремния и роста столбцов они становятся достаточно широкими, чтобы соприкасаться друг с другом и образовывать дугообразную структуру нанометрового размера.

Когда эти колонны стоят сами по себе, они шатаются и не могут придать аноду никакой прочности или устойчивости, но если они вырастают слишком высокими, это создает губчатую структуру с дырочками. Таким образом, в этом месте кремниевые дуги обеспечивают анод структурным усилением, в котором он нуждается, и испытания показали, что полученная батарея имеет повышенную емкость заряда и способна выдерживать большее количество циклов зарядки.

Хотя это является хорошим предзнаменованием для будущего кремниевых анодов в литиевых батареях, исследователи видят потенциал своих новых аркообразных наноструктур для использования в других областях материаловедения.

«Сводчатая конструкция может быть использована, когда требуются материалы, которые являются прочными и способны выдерживать различные нагрузки, например, для биоимплантатов или для хранения водорода. Точный тип материала, который вам нужен — более прочный или мягкий, более гибкий или менее гибкий — можно изготовить, просто изменив толщину слоя. В этом прелесть наноструктур», — пишут они.

 

 

[Flanger]

Реакция нитрата серебра с медной проволокой

[Flanger]

[Flanger]

Вибрационный ветряк

[Flanger]

[Flanger]

[Flanger]

[Flanger]

[Flanger]

Цитата

 

Создатель «Булавы» готовит беспилотный поезд на магнитной подушке

Корпорация «Московский институт теплотехники» также создавала и московскую монорельсовую систему.

Московский монорельс может получить развитие и превратиться в основу для российских поездов на магнитной подушке. Ими уже начали заниматься создатели ракет «Тополь-М» и «Булава».

Научно-исследовательское и производственное предприятие оборонного комплекса «Московский институт теплотехники» (МИТ), которое известно как создатель межконтинентальных баллистических ракетных комплексов «Тополь», «Ярс», «Булава» и других систем вооружения, а также как один из разработчиков московского монорельса, начало работу над беспилотным поездом на магнитной подушке.

«Целью проекта является создание на базе испытательного комплекса полноразмерного демонстрационного макета электроподвижного состава (ЭПС) для проверки и подтверждения основных технических характеристик новых технических решений, связанных с внедрением технологии МАГЛЕВ (поезд на магнитной подушке). В настоящее время ведётся изготовление составных частей и электрооборудования макета ЭПС. Предполагаемый срок начала ходовых испытаний — третий квартал этого года», — приводит ТАСС слова генерального конструктора МИТ, академика РАН, Героя Труда России Юрия Соломонова.

Как подчеркнул Юрий Соломонов, новая разработка является глубокой модернизацией запущенного в 2004 году монорельса в Москве. Поезда на магнитной подушке также будут двигаться по металлической ходовой балке, но зато составы можно будет сделать полностью беспилотными. О сроках внедрения нового вида транспорта в эксплуатацию не сообщается — это будет зависеть в том числе от результатов испытаний. 

Напомним, существующая в Москве с начала 2000-х годов монорельсовая система является убыточной. Власти столицы неоднократно заявляли о намерении закрыть систему и либо полностью отказаться от монорельса, либо заменить его трамваем.

 

 

[Flanger]

[Flanger]

[Flanger]

Цитата

 

Ученые доказали неслучайность происхождения и эволюции жизни

Группа ученых Мюнхенского университета доказала, что некоторые полимерные молекулы могут вступать в процесс естественного отбора при химической эволюции и провоцировать появление неслучайных цепочек молекул. Об этом говорится в статье журнала Proceedings of the National Academy of Sciences.

В своем эксперименте специалисты использовали смесь коротких цепей ДНК. В них находились комплементарные основания тимина и аденина. Эксперты предположили, что соединение цепочек ДНК со случайными последовательностями нуклеотидов позволит получить более длинные и упорядоченные цепи.

В конечном счете полученные последовательности подтвердили гипотезу ученых. Было доказано, что число цепочек из двух оснований, способных возникнуть из химических реакций, ограничено.

Исследование немецких специалистов доказало, что различные механизмы химического отбора применяются даже в упрощенных модельных системах.

 

 

[Flanger]

[Flanger]

Раковая клетка, уничтожается ГМО Т-клеткой
 

[Flanger]

Как выглядит умирающий нейрон

[Flanger]

[Flanger]

 

[Flanger]

[Flanger]

[Flanger]

[Flanger]

Цитата

 

Японцы создали самые ёмкие в мире литиевые аккумуляторы, которым не страшен сильный мороз

В среду на отраслевой выставке в Токио компания Hitachi Zosen показала самые ёмкие в мире литийсодержащие аккумуляторы на твёрдом электролите. Подобные батареи не боятся заморозки до очень низких температур и менее пожароопасны, чем традиционные литиевые батареи на жидком электролите. Разработчикам Hitachi Zosen удалось в семь раз повысить ёмкость твердотельных аккумуляторов, что стало мировым рекордом.

Как мы сообщали, в прошлом году Hitachi Zosen начала мелкосерийное производство твердотельных литиевых аккумуляторов ёмкостью 140 мА·ч. Это намного меньше, чем обеспечивают литиевые батареи с жидким электролитом, но аккумуляторы Hitachi Zosen обещают работать в температурном диапазоне от −40 °C до 120 °C. Такой диапазон «убивает» обычные литиевые батареи и не позволяет им претендовать на роль аккумуляторов в аэрокосмической отрасли и в промышленном оборудовании.

Единственный минус твердотельных аккумуляторов — это на порядок меньшая плотность заряда. К счастью, Hitachi Zosen продолжает разработки и на днях представила новый твердотельный элемент с ёмкостью 1000 мА·ч, что примерно в семь раз больше предыдущей разработки.

В настоящий момент компания приступает к мелкосерийному производству твердотельных аккумуляторов повышенной ёмкости для рассылки образцов заинтересованным клиентам. Впрочем, для испытания в условиях открытого космоса на МКС будут отправлены экземпляры аккумуляторов предыдущего поколения, что не помешает в целом испытать разработку в экстремальных условиях эксплуатации.

Также Hitachi Zosen продолжит совершенствовать технологию и повышать ёмкость твердотельных аккумуляторов. Планируется, что к 2025 году ёмкость аккумуляторов компании с твёрдым электролитом будет увеличена до 2000 мА·ч, а это уже недалеко от возможностей литиевых батарей с жидким электролитом, которые уже сегодня приближаются к своим предельным возможностям.

 

 

[Flanger]

TIG сварка, в замедленном режиме, 1000 кадров в секунду

[Flanger]

Лазерная сварка

[Flanger]

[Flanger]

Цитата

 

Российские ученые создали устройство для превращения шума в электричество

В Самаре ученые разработали устройство, которое преобразовывает шум энергетических установок в электричество. В будущем технологию хотят использовать на крупных морских судах, локомотивах и поршневых компрессорах.

Задумка исследователей в том, чтобы использовать энергию звуковых волн, распространяемых выхлопными системами. Обычно эти волны глушат с помощью разных методов поглощения энергии. Вместо этого ученые предлагают энергию утилизировать, получая таким образом электричество.

Фото: Анар Мовсумов, Самарский университет
Двигатели с такой технологией станут тише, легче и меньше за счет снижения нагрузки на выхлопную систему. Сейчас идут экспериментальные исследования, которые завершаться в следующем году.

 

 

[Flanger]

Цитата

 

Натрийионные аккумуляторы готовы бросить вызов литийионным батареям

Сегодня литийионные аккумуляторы господствуют на рынке эффективных систем хранения энергии, но новейшие натрийионные батареи уже готовы вытеснять их в центрах обработки данных, в сфере телекоммуникации, а также в домашних и энергетических системах резервного питания.

Натрийионные аккумуляторы обещают быть дешевле, безопаснее и экологичнее литийионных. Они не содержат опасных для здоровья человека металлов и веществ ни в катодах, ни в электролите, а запасов натрия в земной коре в тысячи раз больше, чем лития. Единственное, в чём натрийионные аккумуляторы уступают литиевым — это примерно в два раза меньшая удельная плотность хранения энергии.

Так, если коммерческие литийсодержащие аккумуляторы в среднем могут хранить 285 Вт·ч/кг, то перспективные натрийионные аккумуляторы обещают до 140 Вт·ч/кг. Но это лишь означает, что натрийионные аккумуляторы невыгодны в небольших устройствах типа смартфонов, тогда как для источников резервного питания это не критично. Для больших систем важно то, что стоимость натрийионных аккумуляторов будет на 10–20 % меньше, чем литийионных, и со временем эта разница будет только увеличиваться.

Сегодня к экспансии на рынке аккумуляторов готовы как минимум два производителя натрийионных аккумуляторов — это американская компания Natron Energy и британская Faradion. Компания Natron Energy уже поставляет натрийионные аккумуляторы в ограниченных партиях, а её заслуги, к примеру, отмечены финансированием со стороны такого американского агентства, как DARPA. В частности, в сентябре прошлого года DARPA выделило Natron Energy $19,9 млн в рамках новой программы ускоренного внедрения новых технологий для быстрого выхода на рынок.

Другая ведущая компания по производству натрийионных аккумуляторов, британская Faradion, нашла рынки сбыта в Австралии и Индии. В прошлом году компания объявила, что получила свой первый заказ от инвестиционной группы ICM Australia для использования на австралийском рынке, где растет спрос на аккумуляторы для жилых, коммерческих и энергораспределительных решений. Она также разрабатывает аккумуляторы для коммерческих автомобилей в Индии.

По словам Faradion, прототипы новых натрийионных элементов могут обеспечивать плотность энергии более 140 Вт·ч/кг. В то же время ведётся ряд исследований, которые обещают приблизить ёмкость натрийионных аккумуляторов к 200 Вт·ч/кг, но это будет следующий этап развития подобных аккумуляторных ячеек.

 

 

[Flanger]

[Flanger]