Вокруг Науки Техники

[Flanger]

[Flanger]

Капли воды подпрыгивают и катятся по супергидрофобной поверхности из нержавеющей стали.

[Flanger]

[Flanger]

[Flanger]

[Flanger]

[Flanger]

[Flanger]

[Flanger]

[Flanger]

 

[Flanger]

Цитата

 

Аммиак превратили в зеленое топливо с помощью обычного светодиода

Исследователи из Принстонского университета и университета Райса объединили железо, медь и обычный светодиод для создания недорогой технологии производства водорода. Метод, предложенный учеными, не требует экстремальных температур или дорогих катализаторов для преобразования аммиака в зеленое топливо.

Промышленные предприятия часто расщепляют аммиак при высоких температурах, используя в качестве катализаторов широкий спектр катализаторов, то есть материалов, которые ускоряют химическую реакцию. Предыдущие исследования показали, что температуру процесса можно снизить с помощью рутения, но этот материал стоит слишком дорого.

Для оптимизации процесса химики использовали достижения плазмоники. Это относительно новая область, которая исследует сочетание крошечных металлических наноструктур и света. Направляя свет на структуры размером менее одной длины волны, инженеры манипулируют свойствами материала. В данном случае ученые использовали свет для возбуждения электронов в железных наночастицах.

Реакционная ячейка (слева) и фотокаталитическая платформа (справа), используемые при испытаниях медно-железных плазмонных фотокатализаторов для производства водорода из аммиака. Вся энергия реакции для катализа исходила от светодиодов, излучающих свет с длиной волны 470 нанометров. Изображение: Syzygy Plasmonics, Inc., Rice University

Для работы плазмоники подходят только определенные типы металлов, например, медь, золото или серебро. Ученые добавили к железным частицам атомы меди, чтобы создать крошечные наноструктуры. При этом медь выступает в качестве антенны, которая улавливает свет от светодиода. А атомы железа, встроенные в медь, действуют как катализаторы для ускорения реакции, управляемой электронами, возбужденными воздействием света.

В серии экспериментов ученые показали, что этот метод подходит для получения водорода из аммиака. При этом для работы требуется только свет от энергосберегающих светодиодов, работающих при комнатной температуре без дополнительного нагрева. Исследователи говорят, что процесс масштабируется. Ученые продолжат исследовать альтернативные катализаторы, чтобы еще больше повысить эффективность процесса и снизить его стоимость.

 

 

[Flanger]

[Flanger]

[Flanger]

[Flanger]

Цитата

 

Из выхлопной трубы тепловоза валит огонь на ходу. Что это - пожар или немного нештатная ситуация?

Возможно вы видели фото или видео в интернете, где из выхлопной трубы тепловоза вырывается не дым, а самое настоящее пламя. Ну а кто-то, возможно, даже видео это вживую. В этой статье я расскажу, что в этот момент происходит на тепловозе и насколько опасна данная ситуация.

Если говорить про классическую дизельную установку тепловоза, то отработанные газы из цилиндров направляются в турбокомпрессоры, а далее в выпускные коллекторы и в атмосферу через выхлопную трубу.

 

 

Турбокомпрессор нужен для того, чтобы создать большее давление в цилиндрах двигателя, а значит повысить концентрацию кислорода, тем самым, в конце концов, увеличить мощность. Внутри корпуса турбокомпрессора, отработанные газы вращают колесо турбины, которое, в свою очередь, через вал, приводит в движение компрессионное колесо, которое забирает воздух из атмосферы и нагнетает воздух во впускные коллекторы.

Вот только в турбокомпрессор поступает не только CO2 (углекислый газ), но и также частицы топлива и масла. Конечно, всё не так просто, в системе выпуска есть дренажные отверстия для их удаления, однако они могут быть обслужены не должным образом, или ими вовсе могут не пользоваться.

В турбокомпрессор, а также в выпускной коллектор, помимо углекислого газа, также попадает масло и несгоревшее топливо (солярка). Особенно это актуально, когда тепловоз долгое время стоит где-то на боковых путях с работающим на холостых оборотах дизелем.
Когда машинист увеличивает мощность дизеля, то в турбокомпрессорах и выпускных коллекторах повышается температура, что является причиной воспламенения того самого масла, накопившегося там. Тоже самое и с остаткам несгоревшего топлива, которые также «хранятся» в турбокомпрессорах и коллекторах.

В принципе, искры огонь в выпускном коллекторе, редкостью, как таковой, не являются. Решается эта проблема путем повышения мощности дизеля до максимальной с помощью контроллера машиниста, как раз в этот момент из локомотива может вырываться конкретное такое пламя. Главное, в этот момент, не пережечь контактный провод, при его наличии, конечно.

Однако, всё же, не всегда всё настолько гладко. Если есть сильная закоксованность (то есть обильные отложения масла) на лопатках турбокомпрессора, то есть опасность помпажа и дальнейшего пожара или даже взрыва турбокомпрессора, который уже невозможно купировать увеличением мощности дизеля.

 

 

[Flanger]

Deep Fake теперь использует адаптивный свет через AI, в реальном времени и без постобработки...

[Flanger]

Двигатель Стирлинга

[Flanger]

Сварка оптики

[Flanger]

[Flanger]

Цитата

 

Рожденное в биореакторе. В США разрешили продажу искусственного мяса

Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) выдало компании Upside Foods разрешение на реализацию мяса, выращенного из стволовых клеток животных. Пока это касается только одного продукта — искусственной курятины. Сотни других стартапов ждут своей очереди.

Мясная революция

Культивированное мясо — популярная тема в последние годы. Те, кто ее продвигает, исходят из того, что потребление мяса убитых животных неэтично и к тому же приводит к увеличению вредных выбросов в атмосферу.
Чтобы изменить ситуацию и при этом не отказываться от необходимого организму животного белка, предлагают как можно скорее наладить промышленное производство мяса из пробирки. Речь не о растительном заменителе, который уже давно продается в магазинах, а о синтетическом продукте, созданном на основе натуральных клеток животных.
Возможность производства искусственного мяса из стволовых клеток в специальных биореакторах неоднократно демонстрировали ученые. В принципе, процесс ничем не отличается от выращивания тканей для трансплантации. Из образца мышцы животного выделяют клеточные линии, которые затем размножают в специальной питательной среде, где стволовые клетки превращаются в мышечные волокна.

Этапы образования искусственной мышечной ткани: слева — миобласты, предшественники мышечных клеток, их волокна показаны желтым цветом, а ядра — синим; справа — искусственная ткань формируется из питательной среды на трехмерном каркасе
© CC BY 2.0/Jennifer Lippincott-Schwartz, CC0/Berkshire Community College Bioscience

Этапы образования искусственной мышечной ткани: слева — миобласты, предшественники мышечных клеток, их волокна показаны желтым цветом, а ядра — синим; справа — искусственная ткань формируется из питательной среды на трехмерном каркасе
Биореакторы — это большие изотермические емкости, в которые подают питательную среду, содержащую гормоны и факторы роста. Внутри поддерживают условия, необходимые для пролиферации и дифференцировки стволовых клеток. Система перемешивания обеспечивает гомогенизацию среды, а диффузор-аэратор — поступление кислорода.
Обычно новообразованные клетки извлекают в виде суспензии, но можно осаживать их на заранее заготовленный органический каркас. Тогда получают искусственное мясо, внешне похожее на настоящее. Так, ученые из Гарвардского университета, используя желатиновую основу, вырастили из мышечных клеток кролика и коровы мясо, неотличимое от природного даже на уровне микроскопической структуры.

Принципиальная схема биореактора для производства культивированного мяса 
CC BY-SA 3.0 / YassineMrabet /

Бургер за 330 тысяч долларов

О том, что мясо теоретически возможно выращивать в промышленных условиях, заговорили более 80 лет назад — когда появилась технология культивирования клеточных линий. Уинстон Черчилль в футурологическом эссе "Пятьдесят лет спустя", опубликованном в 1931-м, писал: "Мы избежим абсурдности выращивания целой курицы для употребления в пищу грудки или крыла, создавая эти части по отдельности в подходящей среде. Синтетическая пища <…> будет практически неотличима от натуральных продуктов".
Искусственные мышечные волокна в лаборатории впервые получили в 1971-м. Но активные исследования начались только в середине 1990-х, после того как FDA официально одобрило технологию, разработанную специалистами НАСА для обеспечения долгосрочного питания астронавтов в космосе. В 2008-м создали международный консорциум по производству мяса в пробирке, а в ноябре 2009-го ученые из Нидерландов объявили, что сумели вырастить в лаборатории первый образец с использованием клеток живого поросенка.
Официальной датой выхода нового продукта на коммерческий рынок считают 5 августа 2013-го — профессор Маастрихтского университета Марк Пост представил тогда в прямом эфире первый гамбургер, содержащий 140 граммов культивированного мяса. В реализацию проекта сооснователь Google Сергей Брин вложил более 330 тысяч долларов США.
В сентябре 2019 года Очаковский комбинат пищевых ингредиентов объявил о создании первой в России котлеты из искусственного мяса. На производство 40 граммов фарша для нее ушло два года и 900 тысяч рублей. Основой стал небольшой кусочек мышечной ткани новорожденного теленка.
Разработчики утверждают, что отечественное культивируемое мясо может появиться на российских прилавках уже к 2023 году при условии определения правового статуса продукта. По прогнозам экспертов комбината, килограмм будет стоить в розницу около 800 рублей.
"В России достаточно много стартапов, выращивающих мясо из стволовых клеток, — рассказывает эксперт по рынку продуктов, основатель бизнес-акселератора Food Up Виталий Шмальц. — По моим данным, несколько компаний занимаются его сертификацией. Ориентировочный срок получения сертификатов — апрель-май 2023-го".
 

© Фото : Предоставлено Александром Савковым
Чашки Петри с искусственным мясом

Гейтс, Маск и Брэнсон — уже в деле

Сейчас по всему миру с культивируемым мясом работают около 170 компаний. Некоторым удалось привлечь значительные инвестиции — и началась настоящая гонка за лидерство на формирующемся рынке, емкость которого оценивают в миллиарды долларов.
В ноябре 2020-го израильская SuperMeat открыла тестовый ресторан рядом со своим пилотным заводом в Нес-Ционе. Журналисты, эксперты и несколько рядовых потребителей смогли попробовать новые блюда, глядя через стеклянное окно на процесс производства. Правда, всем пришлось подписать соглашение об отказе от ответственности, поскольку компания не успела получить разрешение регулирующих органов.
В декабре того же года американская Eat Just — крупнейший в мире производитель заменителей натуральных продуктов с капитализацией более миллиарда долларов — начала продавать наггетсы из культивируемой курятины в ресторанах Сингапура. Это первое в мире государство, выдавшее официальное разрешение на мясо из пробирки. Проверка безопасности продукта продолжалась два года.
Окрыленная успехом, Eat Just решила расширить производственные мощности. На тот момент у нее был только один 1200-литровый биореактор. Уже в мае 2022-го компания начала строительство в США крупнейшего в мире комплекса из десяти биореакторов емкостью 250 тысяч литров каждый — намного больше, чем у любого из существующих на сегодняшний день. По плану предприятие вступит в строй в конце 2024-го, а к 2030 году его мощность должна составить 13 тысяч тонн искусственной курятины и говядины в год. Этого хватит, чтобы снабжать десятки тысяч магазинов и ресторанов по всему миру.

Однако практически на финишной прямой, то есть на стадии получения от FDA разрешения на продажу, Eat Just опередила другая американская компания — Upside Foods (ранее известная как Memphis Meats), которая частично принадлежит Tyson и Cargill, двум крупнейшим мясным корпорациям в мире. В ноябре 2021-го она открыла первый небольшой завод по производству культивируемого мяса мощностью около 22 тонн в год.
Инвестиционная активность Upside Foods впечатляет: в течение только одного раунда финансирования в апреле этого года ей удалось привлечь 400 миллионов долларов. Акционерами уже стали Билл Гейтс, Ричард Брэнсон, Сьюзи и Джек Уэлч, брат Илона Маска — Кимбал Маск, крупнейшие венчурные фонды.
Разрешение FDA — только первый шаг, касающийся права на реализацию самого продукта. Для начала работы необходимо положительное заключение Министерства сельского хозяйства США (USDA), которое должно проверить производственные мощности. А также нужно провести стандартизацию продукции и получить маркировку. Но представители компании считают, что эти два шага займут гораздо меньше времени, чем согласование FDA.
Сдерживающим фактором остается высокая цена на культивированные продукты, которая, впрочем, стремительно адаптируется к условиям рынка. Сейчас она составляет около 90 долларов за килограмм, но уже через год, по оценкам экспертов, может снизиться как минимум вдвое. А к моменту, когда строящиеся предприятия выйдут на плановую мощность, и вовсе опустится до уровня натурального. Тогда выбор между природным и искусственным мясом будет определяться исключительно вкусовыми предпочтениями потребителя. Или его представлениями о безопасности продукта.

Клеточное сельское хозяйство

Производители утверждают, что культивированное мясо не представляет никаких рисков для здоровья — наоборот, у него есть преимущества. В организме животного много вредных бактерий и паразитов, которые не всегда исчезают после термической обработки, а продукт из пробирки — результат стерильного производства.
Кроме того, в нем нет антибиотиков, которыми пичкают животных на фермах. А также насыщенных жиров, вызывающих повышение холестерина, болезни сердца и ожирение. Чистая мышечная ткань — но из-за этого нет и сочного вкуса, за который многие так любят жареное мясо.
"С точки зрения влияния на человеческий организм культивированное мясо абсолютно аналогично обычному, — отмечает заместитель директора АНО НИЦ "Здоровое питание" Алексей Кабанов. — Главный довод в пользу его производства — оно наносит меньший ущерб окружающей среде, чем традиционное животноводство, и не причиняет вреда животным. Также мясо из пробирки дольше сохраняет свежесть, поскольку производится в стерильных условиях и в нем нет микроорганизмов".

Регуляторные органы большинства стран, в том числе России, пока относятся к новому продукту с опаской. По мнению экспертов, искусственное мясо может содержать избыточное количество гормонов или ростовых факторов, влияние которых на здоровье не до конца изучено, а питательная среда на растительной основе способна вызвать у некоторых людей аллергию.
Однако, несмотря на бюрократические препоны, сторонники производства культивированного мяса настроены оптимистично. Они уверены, что в ближайшее время в мире возникнет новая отрасль экономики — клеточное сельское хозяйство.

 

 

[Flanger]

Цитата

 

Учёные придумали, как перерабатывать почти любой пластик в пропан — мусора может стать меньше

Даже тщательная сортировка отходов не гарантирует, что всё собранное будет переработано. В тех же США перерабатывается не больше 6 % пластиковых отходов, тогда как всё остальное вывозится на свалки. Это не обязательно халатность — пластик пластику рознь и универсальных химических реакций для переработки просто нет. Теперь химики придумали реакцию, близкую к универсальной, что позволит перерабатывать большинство пластиковых отходов в пропан.

Пропан используется для отопления, приготовления пищи и в промышленности для производства товаров. Следует понимать, что вопрос переработки не стоит настолько остро, чтобы сделать это любой ценой. Химическая реакция по утилизации пластиковых отходов должна быть экономически выгодной, чтобы процесс широко распространился во всём мире.

При разработке условно универсальной реакции для превращения большинства видов пластика в пропан химики Массачусетского технологического института исходили из того, что какой бы сложной не был химический состав пластика, в каждом из них будут цепочки углерода и водорода, причём их там большинство относительно других элементов.

Подбор катализаторов для реакции разложения и превращения пластика в пропан выявил оптимальное сочетание такого пористого и сыпучего вещества как цеолит с кобальтом. Реакции происходят в порах цеолита, который в активном состоянии поддерживает кобальт. На выходе получается смесь газов (в зависимости от типа разлагаемого пластика) со значительным преобладанием пропана.

Остаётся ряд шероховатостей, например, присутствие ряда токсичных газов при переработке некоторых пластмасс, но химики обещают улучшить процесс, как и намерены разработать технологию для масштабной переработки пластика в пропан. Пока предложенная реакция воспроизводится лишь в лабораторных условиях. До промышленного применения ей всё ещё далеко.

 

 

[Flanger]

[Flanger]

[Flanger]

[Flanger]

Foremost Delta 3

[Flanger]

Вот как кинематографисты с легкостью управляют большой и тяжелой камерой, используя приспособление, крепящееся к телу.

[Flanger]

[Flanger]

[Flanger]

Как кабель покрывают оболочкой

[Flanger]

Цитата

 

Создан негорючий электролит для аккумуляторов.

Стэнфордские ученые получили электролит, который не загорается и продолжает работать при температурах до 100 °C.

©Jian-Cheng Lai, Stanford University

Сегодня цивилизация как никогда прежде зависит от портативных источников энергии, прежде всего литийионных аккумуляторов, которые работают в смартфонах, компьютерах, электромобилях и множестве других устройств. Как бы ни были эффективны такие батареи, разработчикам никак не удается избавить их от некоторых недостатков, включая короткий срок жизни, ограниченный диапазон рабочих температур и, конечно, риск воспламенения.

Легкость, с которой вспыхивают Li-Ion аккумуляторы, — особенно трудная проблема, ведь она связана с самыми базовыми принципами их устройства. Такие батареи работают, прокачивая ионы лития через раствор электролита, сам крайне легко воспламеняющийся. Это может происходить даже при обычном перегреве, когда температура раствора превышает 60 °С. Новый электролит, полученный исследователями из Стэнфордского университета, лишен этих недостатков. О нем рассказывается в статье, опубликованной в журнале Matter.

Дело в том, что обычный электролит для батарей — это соли лития в жидком органическом растворителе. При нагревании растворитель испаряется, деформируя аккумулятор, а затем может и вспыхнуть. Поэтому Лай Цзянь-Чэн (Lai Jian-Cheng) и ее коллеги использовали электролит на основе полимеров. В таком варианте ионы лития перемещаются с электрода на электрод не через жидкость, а через полимерную матрицу. Она намного более устойчива и живуча, хотя обычно не позволяет частицам двигаться так легко, как в жидкости.

Слева — один из стандартных электролитов, легко загорается. Справа — новый электролит, разработанный в Стэнфорде / © Jian-Cheng Lai, Stanford University

Чтобы решить эту проблему, ученые насытили полимер солями лития намного сильнее, чем это пробовали делать прежде. Как правило, на них приходится менее 50 процентов массы электролита, но Цзянь-Чэн с соавторами довели показатель до 63 процентов. Для облегчения движения ионов в состав добавили немного жидкого растворителя. Все это обеспечило новому полимерному электролиту SAFE производительность, сравнимую с обычными электролитами, плюс высокую устойчивость к нагреванию.

Эксперименты показали, что такую Li-Ion-батарею можно вполне безопасно нагревать выше 60 °C и даже до 100 °C. Другим важным достоинством новой разработки стала ее полная совместимость с существующими типами аккумуляторов. По словам ученых, электролит легко встраивается в обычные батареи, не требуя никаких заметных доработок.