Вокруг Науки Техники

[Flanger]

Автомобильное топливо произвели с помощью света из воды и углекислого газа

Исследователи используют солнечный свет для создания экологичного жидкого топлива.

Исследователям из Кембриджского университета удалось воспроизвести процесс фотосинтеза для преобразования углекислого газа и воды в топливо. В отличие от альтернативных видов экологичного жидкого топлива его можно использовать для заправки существующих автомобилей с двигателями внутреннего сгорания.

Для производства топлива исследователи используют технологию искусственного листа — это поверхность, которая имитирует живую структуру и использует фотосинтез для производства химических элементов. Технология уже применяется для производства синтетического газа, смеси водорода и угарного газа. Она используется для производства топлива, фармацевтических препаратов, пластмасс и удобрений.

Ученым удалось модернизировать технологию для производства с помощью искусственного листа за один шаг этанола и пропанола — этилового и пропилового спирта. Для своего устройства исследователи разработали катализатор на основе меди и палладия. С его помощью искусственный лист производит более сложные химические вещества.

Производство спиртов с помощью искусственного листа из углекислого газа и воды. Изображение: Motiar Rahaman

Предыдущие исследования показали, что такие спирты можно использовать в качестве альтернативного топлива для автомобилей с двигателями внутреннего сгорания. Но существующие технологии производства спиртов требуют перепрофилирования сельскохозяйственных земель.

Альтернативная технология на основе фотосинтеза может решить эту проблему. Исследователи отмечают, что процесс производства все еще находится на стадии тестирования. В настоящее время они работают над тем, чтобы генерировать больше топлива и создать масштабируемое производство.

[Flanger]

[Flanger]

Эволюция изоляторов

[Flanger]

Найден самый старый кириллический текст из когда-либо найденных

Согласно предварительному анализу, недавно найденная надпись является одним из старейших когда-либо найденных кириллических текстов.

Надпись возрастом 1100 лет, найденная на нагруднике в руинах болгарской крепости, — один из древнейших найденных кириллических текстов.

«Текст был написан на свинцовой пластине, которую носили на груди, чтобы защитить владельца от неприятностей и зла», — объясняет Ивайло Канев, археолог из Национального музея Болгарии, возглавляющий группу раскопок крепости, которая находится на границе между Грецией и Болгарией.

Надпись относится к двум просителям по имени Павел и Димитр. «Кем были просители Павел и Димитар, неизвестно, но, скорее всего, Димитар участвовал в гарнизоне, поселился в крепости и был родственником Павла», — сказал Канев.

Надпись датируется временем царя Симеона I (также известного как Симеон Великий), который правил Болгарской империей между 893 и 927 годами. За это время царь расширил империю, предприняв военные походы против византийцев.

Кириллическую систему письма, которая используется в русском и других языках Евразии, разработали в средние века. Судя по способу написания букв и местонахождению надписи в крепости, «этот текст, вероятно, попал в крепость в период между 916 и 927 годами и был привезен болгарским военным гарнизоном», — объясняет исследователь.

До этого открытия самые ранние сохранившиеся кириллические тексты датировались 921 годом. Таким образом, недавно обнаруженная надпись является одним из древнейших когда-либо найденных кириллических текстов.

[Flanger]

Визуализация работы с ДНК в клетке. И это происходит сейчас прямо внутри вас, в миллионе копий.

 

[Flanger]

 

[Flanger]

Амеба поглощает инфузорию

[Flanger]

Самый крупный и эффективный авиационный двигатель прошел наземные испытания

Rolls-Royce завершила первые наземные испытания двигателя UltraFan. По словам представителей компании, он на 10% эффективнее, чем любой другой крупный авиационный двигатель, который применяется в современных самолетах. Этой машиной из титана и углепластика оснастят новые лайнеры, которые появятся в 2030-х годах.

Несмотря на угрожающие размеры UltraFan получился довольно легким благодаря высокоточным роботизированным 3D-принтерам компании, которые изготовили большую часть лопастей диаметром 3,56 м из углеродного композитного материала. Титан же придал прочности и долговечности передним кромкам лопастей, пишет New Atlas.

Турбины за главным пропеллером относительно маленькие и создают высокую степень двухконтурности, параметр, от которого зависит КПД двигателя. Уровень шума агрегата был снижен на целых 35%.

Повышение общей эффективности на 10% — по сравнению с наиболее передовыми двигателями на рынке, по словам компании — сэкономит авиационным предприятиям миллиарды. Все сертификаты UltraFan должен получить в следующем десятилетии, после чего Rolls-Royce начнет ставить этот двигатель на узко- и широкофюзеляжные самолеты. Он будет выпускаться в различных размерах, в зависимости от требований тяги: от 11 000 до 50 000 кг.

[Flanger]

Разработан аккумулятор на основе кальция, способный выдержать рекордные 500 циклов перезарядки

Исследовательская группа Университета Тохоку разработала прототип металло-кальциевой (Ca) аккумуляторной батареи, способной выдержать 500 циклов заряда-разряда — это является эталонным показателем для практического использования. О прорыве было сообщено в журнале Advanced Science 19 мая 2023 года.

В связи с ростом использования электромобилей и крупномасштабных систем хранения энергии необходимость изучения альтернатив литийионным батареям как никогда высока. Одной из таких замен являются металлические батареи на основе кальция. Являясь пятым по распространённости элементом в земной коре, кальций широко доступен и недорог, а также имеет более высокий потенциал плотности энергии, чем литий. Также считается, что его свойства помогают ускорить перенос ионов и диффузию в электролитах и катодных материалах, что даёт ему преимущество перед другими альтернативами литийионным батареям, такими как магний и цинк.

Однако на пути коммерческой эксплуатации металло-кальциевых батарей остаётся много препятствий. Отсутствие эффективного электролита и катодных материалов с удовлетворительными условиями хранения элемента оказались основными камнями преткновения. Ещё в 2021 году члены нынешней исследовательской группы нашли решение первой проблемы, создав новый бесфторный электролит на основе кластера водорода (монокарборана). Электролит продемонстрировал заметно улучшенные электрохимические характеристики, такие как высокая проводимость и высокая электрохимическая стабильность.

«В рамках нашего текущего исследования мы протестировали длительную работу металлической батареи на основе кальция с катодом из наночастиц сульфида меди (CuS) и углеродного композита с электролитом на основе гидрида» — рассказал Казуаки Кису (Kazuaki Kisu), доцент Института исследования материалов (IMR) Университета Тохоку. Являясь природным минералом, CuS обладает благоприятными электрохимическими свойствами. Его слоистая структура позволяет ему хранить различные катионы, включая литий, натрий и магний. Его теоретическая ёмкость составляет 560 мА·ч на грамм — это в два-три раза больше, чем у существующих катодных материалов для литийионных батарей.

Благодаря наночастицам и композиту с углеродными материалами Кису и его коллегам удалось создать катод, способный накапливать большое количество ионов кальция. При использовании электролита гидридного типа они создали батарею с очень стабильными показателями циклической работы. Прототип батареи сохранит 92 % ёмкости после 500 циклов.

Группа уверена, что их открытие поможет продвинуть исследования в области катодных материалов для батарей на основе кальция.

[Flanger]

Учёные обнаружили простой способ извлечения электричества прямо из воздуха

Воздух буквально пропитан электричеством, заявляют учёные. Его можно добывать из атмосферы где угодно и когда угодно. Наглядный пример — это грозы. Грозу можно воссоздать на уровне отдельных молекул и это может стать фактически бесконечным источником энергии, рассказали исследователи из США.

Проблемой добычи электричества из воздуха давно занимаются учёные из Массачусетского технологического университета в Амхерсте (UMass Amherst). Много лет они экспериментируют с культурами бактерий Geobacter sulfurreducens. В серии научных работ исследователи показали, что наноструктуры из бактерий и продуктов их жизнедеятельности способны вырабатывать электричество. Бактерии производят белковые нити нанометровой толщины и тем самым создают среду для надёжной абсорбации влаги из воздуха. На основе разработки, например, учёные представили пластырь, вырабатывающий электричество при сборе пота человека.

Объёмный материал из множества нанонитей создаёт в своей толще перепад уровня влажности между одним электродом и другим, и запускает процесс ионизации во влажной среде. Это естественным образом ведёт к возникновению разности потенциалов на электродах и к протеканию тока, если к ним подключить нагрузку. Всё что нужно для работы такого генератора — это влага в воздухе, а она есть даже в пустыне.

Дальнейшие работы по совершенствованию «воздушного» генератора привели к удивительному открытию. Оказалось, что для его создания бактерии совершенно не нужны. Генератор можно создать из множества легкодоступных материалов, но главное соблюсти определённые условия. Ключевое из них — это создание перепада влажности, а как его добиться — это дело десятое.

Доказательство концепции в одной из предыдущих работ группы UMass Amherst. 

В самом простом случае генератор по извлечению электричества из воздуха представляет собой две лежащие друг на друге перфорированные плёнки. Перфорация выбирается такой, чтобы молекулы воды проникали сквозь неё с трудом, в частности, для атмосферной влаги — это 100 нм. Тем самым на верхней плёнке скапливается больше влаги, чем на нижней и таких слоёв может быть множество — это своего рода насыщенное влагой грозовое облако.

Для влажных районов материал может быть один, для пустынных областей — другой, и всё это без какой-либо возни с бактериальными колониями, о чём исследователи рассказали в журнале Advanced Materials. Таким образом, заключают учёные, из многослойных структур можно создавать генераторы электричества из воздуха киловаттного уровня и это звучит потрясающе.

[Flanger]

В лаборатории плазменных ракетных двигателей Института ЛаПлаз НИЯУ МИФИ начались огневые испытания первого прототипа нового плазменного ракетного двигателя LENA (Linear Electromagnetic Nonstationary Accelerator).

Новый двигатель проектируется для применения на микроспутниках, т.е. космических аппаратах массой от 10 до 100 кг.

Испытания прототипа

По сравнению с предыдущей разработкой лаборатории – двигательной установкой VERA, предназначенной для наноспутников - новый двигатель должен иметь на порядок более высокую мощность (несколько десятков ватт против нескольких ватт), тягу и запас рабочего тела, а также повышенный удельный импульс.

От других двигателей подобного типа - абляционных импульсных плазменных двигателей рельсовой геометрии - разработка МИФИ отличается наличием магнитной системы. Сейчас идёт работа по её оптимизации, уже испытано несколько вариантов магнитной конфигурации.

[Flanger]

[Flanger]

[Flanger]

Лазерная гравировка новых джинсов для создания эффекта потертости

[Flanger]

В России разработан способ добычи водорода из воды с поразительной энергоэффективностью

Самый «чистый» водород производится из воды методом электролиза с использованием электричества от возобновляемых источников. Но энергетически это очень затратное мероприятие, которое российские учёные обещают ощутимо улучшить, повысив его энергоэффективность до двух и более раз. И поможет в этом простейший лазер.

Источник изображения: Портал «Атомная энрегия 2.0»

Изобретение представили исследователи из кемеровского ФИЦ угля и углехимии СО РАН. Доклад опубликован в журнале Hydrogen Energy и свободно доступен по ссылке. Учёные предложили оригинальное решение. Вместо того чтобы пропускать ток большой силы через электроды электролизёра и страдать от потерь, предложено облучать объём воды лазером.

В воде создаётся суспензия в виде наночастиц алюминия. Лазерный луч свободно проходит сквозь толщу воды и работает исключительно на поверхности наночастиц. Это разрушает защитный оксидный слой на частицах и обнажает металлический алюминий для вступления в химическую реакцию с водой, в результате которой начинает выделяться чистый водород.

Согласно проведенным расчётам, затраты электроэнергии на получение 1 кг водорода могут быть снижены до 15–17 кВт·ч, тогда как в классическом электролизёре они могут достигать 40 кВт·ч и более. При этом появляется возможность создавать компактные и относительно недорогие модульные генераторы водорода, для работы которых хватит сравнительно маломощных полупроводниковых лазеров.

Побочным продуктом процесса станут оксиды алюминия, которые можно использовать для производства адсорбентов, керамических материалов и других материалов.

[Flanger]

Уголь нового поколения производства Германии. Воспламеняется за считанные минуты, имеет время горения 3 часа, низкий уровень золы и дыма.

[Flanger]

[Flanger]

Камера без объектива, которая делает фотографии, используя данные о местоположении. Он описывает место, в котором вы находитесь, а затем преобразует его в «фотографию», созданную искусственным интеллектом.

[Flanger]

Крупнейшие американские компании скрывали правду о вреде «вечных химикатов» в своей продукции

Исследователи из США впервые проанализировали ранее секретные документы двух крупнейших американских промышленных корпораций. Выяснилось, что они знали об очень серьезном вреде веществ, которые содержатся в их продукции, но скрывали это. Соединения, о которых идет речь, распространены в самых разных областях — от одежды до пищепрома.

«Вечными химикатами» называют перфторалкильные и полифторалкильные соединения (PFAS), которые присутствуют во многих потребительских и промышленных товарах — шампунях, чистящих средствах, посуде с тефлоновым покрытием, электронике, упаковках фастфуда, косметике и других товарах. PFAS включают примерно 14 тысяч искусственно синтезируемых веществ. «Вечными химикатами» их называют потому, что их разрушение происходит крайне медленно — в результате они накапливаются в окружающей среде (в воде, почве, даже в воздухе), в продуктах, а в итоге — в тканях организма животных и людей.

Множество исследований показало, что PFAS негативно сказываются на здоровье: они разрушают эндокринную систему, приводят к болезням печени, ЖКТ, онкопатологиям. Исследователи из Калифорнийского университета (США) впервые проанализировали секретные ранее документы крупнейших химических промышленных американских корпораций — DuPont и 3M. Выводы представлены в журнале Annals of Global Health. Ученые раскрыли тактику, при помощи которой компании удерживали информацию о токсичности «вечных химикатов» в секрете, что, в свою очередь, тормозило принятие нормативных актов в отношении их использования и привело к их широкому распространению.

Секретные отраслевые документы обнаружили во время судебного процесса, организованного известным юристом Робертом Биллотом, где обвиняемым в загрязнении окружающей среды выступает компания DuPont. По данным этого расследования в 2019 году на экраны даже вышел художественный фильм «Темные воды».

Ученые пришли к выводу, что у компании давно были доказательства токсичности PFAS, поскольку она проводила исследования на внутренних органах животных. Так, еще в далеком 1961 году, согласно отчету корпорации, было обнаружено, что тефлоновые материалы даже в малых дозах способны увеличивать размер печени крыс и что такие вещества должны полностью избегать контакта с кожей.

В 1980 году в DuPont и 3M узнали, что у двух из восьми беременных сотрудниц, работавших на производстве перфтороктановой кислоты (С-8), родились дети с врожденными дефектами. Компания не опубликовала открытие и не рассказала о нем сотрудникам, а в следующем году во внутренней служебной записке говорилось: «Нам неизвестно ни о каких доказательствах врожденных дефектов, вызванных C-8 в DuPont». Ничего из этого не попало ни в научную литературу, ни в СМИ — компании просто засекретили бумаги.

[Flanger]

[Flanger]

Китайский стартап заявляет, что его новая батарея для электромобилей не теряет запас хода на морозе

Компания Greater Bay Technology утверждает, что ее элемент Phoenix может нагреваться от -4F до 77F за пять минут.

Визуализированное изображение ячейки Phoenix от Greater Bay Technology.  Темно-серая батарея отображается разделенной на четыре отдельных слоя.

Китайский стартап Greater Bay Technology утверждает, что его новейшая батарея для электромобилей может заряжаться с нормальной скоростью даже при низких температурах. Хуанг Сяндун, соучредитель и председатель правления, говорит, что новая ячейка Phoenix использует сверхпроводящие материалы и управление тепловым режимом для нагрева с -4F до 77F всего за пять минут, что позволяет заряжать аккумулятор «в течение шести минут при любых погодных условиях», «Аккумулятор Phoenix не только решает проблему длительного времени зарядки электромобилей, но и устраняет другие болевые точки», — сказал Хуанг. «Неважно, жаркий это день или холодный, дальность действия батареи Phoenix не пострадает».

Потеря эффективности зарядки в холодную погоду была постоянным препятствием для аккумуляторов электромобилей. Другие автопроизводители, в том числе Polestar и GM , решили эту проблему, добавив тепловые насосы, а немецкая компания ZF даже разработала прототип ремня безопасности с подогревом (или «теплового ремня») для снижения энергии, используемой для обогрева салона.

Новая ячейка Phoenix якобы имеет дальность в 1000 км (621 милю). В следующем году компания планирует представить публике батареи для электромобилей Aion, третьего по популярности бренда электромобилей в Китае. (Aion находится под эгидой государственной автомобильной корпорации Гуанчжоу, в которой находится Greater Bay Technology.) Кроме того, по сообщениям, Greater Bay Technology «ведет переговоры с другими автопроизводителями об использовании ячейки». Резюмируя долгосрочное видение Хуана, он сказал: «Как только электромобили можно будет эксплуатировать и обслуживать, как бензиновые автомобили, появится больше шансов на массовое внедрение».

Greater Bay Technology — это двухлетний стартап, стоимость которого оценивается более чем в 1 миллиард долларов. Аккумулятор первого поколения представляет собой элемент с чрезвычайно быстрой зарядкой, который в настоящее время используется в электрическом внедорожнике Aion V Plus.

 

[Flanger]

Зависит от России. Ученые назвали металл будущего

Слиток палладия на Екатеринбургском заводе по обработке цветных металлов в Свердловской области

Новое поколение сверхпроводников, которые так нужны во многих высокотехнологичных отраслях, будет на основе соединений палладия, сообщают исследователи. России это выгодно — в стране большая часть мировых запасов этого редкого и дорогого металла, а также почти половина всей его добычи.
Нулевое сопротивление
В 1911-м голландский физик Камерлинг-Оннес обнаружил, что электрическое сопротивление твердой ртути при охлаждении в жидком гелии до 4,1 Кельвина (минус 269 градусов Цельсия) резко падает до нуля. Это был первый официально зафиксированный случай сверхпроводимости.
Вскоре выявили еще несколько сверхпроводников. Температура перехода (Тс) у всех была экстремально низкой, близкой к абсолютному нулю.
В 1986-м сотрудники научного подразделения корпорации IBM Карл Мюллер и Георг Беднорц открыли материал с Тс в 30 Кельвинов — купрат лантана и бария. Им присудили за это Нобелевскую премию по физике.

График открытия сверхпроводящих соединений с 1900 по 2015 год. Голубыми ромбами отмечены купраты

Главная гонка современной физики

В промышленности приборы и провода охлаждают жидким азотом, который закипает при 77 Кельвинах. Сверхпроводники с Тс выше этого значения называют высокотемпературными (ВТСП).
В 1990-х получили целый ряд соединений из группы купратов с Тс 130-150 Кельвинов. Самый известный — BSCCO, или, как его называют физики, "биско", состоящий из слоев оксидов висмута, стронция, меди и чистого кальция.
ВТСП уже применяют в системах передачи энергии без потерь, бесконтактных высокоскоростных поездах, сверхсильных магнитах для ускорителей и термоядерных реакторах, суперпроизводительных микрочипах, сверхточных аппаратах медицинской диагностики, двигателях для межпланетных космических кораблей. Из BSCCO, например, сделаны десятки километров проводов в Большом адронном коллайдере в ЦЕРН.
За все более высокотемпературными сверхпроводниками развернулась настоящая гонка. Сверхпроводимость при комнатной температуре и обычных давлениях могла бы в корне изменить технологии, энергетику. Однако пока ни одного такого соединения не нашли.

Купраты, никелаты

Купраты — это сложные соединения на основе оксидов меди, в обычных условиях практически не проводящие электрический ток, то есть изоляторы.
Их выделили в отдельную группу "странных металлов", или сверхпроводящих полуметаллов. Считается, что для описания поведения электронов в них нужно применять квантовые принципы, некоторые исследователи даже видят в купратах особое состояние материи.
Физики Корнельского университета и Института Флэтайрон в Нью-Йорке в 2020-м с помощью квантовых вычислений построили цифровую модель "странных металлов", показав, что купраты — это нечто среднее между классическими металлами с подвижными электронами и диэлектриками, в которых электроны занимают фиксированные позиции.
В 1999-м российский ученый Владимир Анисимов с коллегами предположил, что никелаты — комплексные соединения на основе оксида никеля — также могут обладать высокотемпературной сверхпроводимостью. Действительно, впоследствии обнаружили несколько никельсодержащих ВТСП.
Одно время даже говорили о вступлении в эру никелевых сверхпроводников. Но возникли проблемы. Во-первых, получение никелатов — чрезвычайно сложный процесс. Во-вторых, эти соединения, хоть и ближе по свойствам к металлам, менее стабильны, чем купраты. Это объясняется тем, что энергетические состояния электронов никеля выше, чем меди, поэтому они активнее вступают в различные взаимодействия.

Эра палладия

В оптимальных ВТСП электроны должны взаимодействовать друг с другом сильнее, чем в купратах, но слабее, чем в никелатах. Физики из Японии и Австрии указали на соединения палладия — палладаты.
"Палладий находится на одну строчку ниже никеля в таблице Менделеева, — приводятся в пресс-релизе слова руководителя исследования Карстен Хелд из Института физики твердого тела Венского технического университета. — У палладия в среднем электроны находятся несколько дальше от ядра атома и друг от друга, поэтому электронное взаимодействие между ними слабее".

Энергетические уровни медных (Cu2+), никелевых (Ni+) и палладиевых (Pd+) сверхпроводников

По электронному взаимодействию палладаты занимают золотую середину между купратами и никелатами
У палладатов идеальная электронная конфигурация для высокотемпературной сверхпроводимости. Построив модель с такими переменными параметрами, как сила взаимодействия электронов, коэффициент заполнения и дисперсия энергии импульса, исследователи определили зону сверхпроводимости в палладатах и наметили два соединения с самой высокой Тс, около 100 Кельвинов: RbSr2PdO3 и (Ba0.5La0.5)2PdO2Cl2.
Авторы работы надеются, что их коллеги-экспериментаторы синтезируют эти материалы и проверят их свойства в лаборатории.
"Результаты вычислений многообещающие, — отмечает профессор Хелд. — Если появится новый класс сверхпроводников, это продвинет вперед все исследования и позволит лучше понять сверхпроводимость в целом".
Для России, располагающей крупнейшими в мире запасами палладия, это хорошая новость. Месторождения находятся в Норильском районе и на Кольском полуострове.
Доля России в мировой добыче палладия (ситуация на 2022 год)

Главная сфера применения палладия — в каталитических нейтрализаторах двигателей внутреннего сгорания автомобилей. Этот металл используют также в электронике, медицине, химической промышленности, при изготовлении ювелирных изделий. Благодаря ВТСП на основе палладатов спрос на него может резко вырасти.
"Это сформирует фактически новую сферу потребления палладия объемом до 100 тонн в год, — отмечает промышленный эксперт, кандидат экономических наук Леонид Хазанов. — Россия способна занять 20-30% мирового рынка ВТСП".
Трудность в том, что палладий очень редкий и дорогой. Цена — две тысячи долларов за унцию (около 31 грамма) и добыча — не миллионы тонн, как у меди и никеля, а около 250 в год.

Производство палладия в мире в 2022 году по странам

[Flanger]

 

[Flanger]

Серийное производство российских мини-АЭС мощностью 10 МВт начнется в 2032 году

Специалисты российской атомной отрасли рассчитывают с 2032 года начать серийный выпуск мини-АЭС мощностью 10 МВт на базе реакторных установок «Шельф-М». Об этом сообщил главный конструктор реакторных установок атомных станций малой мощности (АСММ) «Научно-исследовательского и конструкторского института энерготехники имени Доллежаля (НИКИЭТ) Денис Куликов.

По планам, головной атомный энергоблок, оснащенный реактором «Шельф-М», будет возведен в Якутии в районе золоторудного месторождения Совиное. Лицензией на разработку этого месторождения владеет Эльконский ГМК — дочерняя компания горнорудного дивизиона «Росатома». Энергоблок должны ввести в эксплуатацию в 2030 году. Серийное производство модулей, как ожидается, начнется с 2032 года.

«В следующем году мы завершаем разработку технического проекта реакторной установки и основного оборудования энергоблока. До 2026 года должны пройти ресурсные испытания основных узлов и элементов конструкции, а к 2027-му планируется начать поставку оборудования на площадку. Работы там должны стартовать заранее, возможно, уже в следующем году», — сообщил Куликов.

Основная цель атомной станции малой мощности на базе реакторной установки «Шельф-М» — локальное автономное обеспечение потребителя тепловой и электрической энергией. Тепловая мощность достигает 35 МВт, электрическая — 10 МВт. Станция масштабируется за счет размещения дополнительных энергокапсул с реакторными установками.

Длина «Шельфа-М» — 11 метров, диаметр — восемь метров, вес полностью подготовленного модуля вместе с реакторной установкой — 370 тонн. Проект предусматривает срок службы этого модуля в течение 60 лет. Одно из преимуществ «Шельфа-М» — его можно легко транспортировать с одной площадки на другую, например, с помощью баржи. Разработчиком проекта «Шельф-М» является НИКИЭТ.

Этот проект — один из самых маломощных среди будущих малых российских АЭС. Следующей по мощности ступенькой станет АЭС на реакторе РИТМ-200Н (55 МВт). Установка появится в якутском поселке Усть-Куйга для Кючусского золоторудного месторождения. Начало строительства планируется в 2024 году, а ввод в эксплуатацию — до 2030 года. Для совсем небольшого потребления возведут реактор проекта «Елена АМ» мощностью до 400 кВт.

[Flanger]

Разработано суперсмазывающее покрытие, которое снижает трение более чем в 100 раз

Исследователи из Национальной лаборатории Ок-Риджа Министерства энергетики США изобрели покрытие, которое может значительно уменьшить трение в обычных несущих системах с движущимися частями, от приводов транспортных средств до ветряных и гидроэлектрических турбин. В основе разработки — поврежденные углеродные нанотрубки.

Многостенные углеродные нанотрубки покрывают сталь, отталкивают коррозионную влагу и служат резервуаром для смазки, объясняют разработчики. Для изготовления покрытия исследователи нагревают диск из нержавеющей стали, чтобы на поверхности образовались частицы оксида металла.

Затем они используют химическое осаждение из паровой фазы, чтобы ввести углерод. Оксиды металла «сшивают» углерод, атом за атомом, формируя крошечные трубчатые структуры. Новые нанотрубки не обеспечивают суперсмазывающую способность до тех пор, пока не будут повреждены. 

Углеродные нанотрубки разрушаются при трении, но становятся новым объектом. Эти сломанные углеродные нанотрубки представляют собой кусочки графена. Они размазываются по поверхности и соединяются с областью контакта, становясь тем, что мы называем трибопленкой, покрытием, образующимся в процессе. 

Исследователи отмечают, что если обе контактирующие поверхности покрываются частицами, то при движении происходит трение графена о графен. Последний компонент — небольшое количество смазывающего масла. Без него трение слишком агрессивно удаляет углеродные нанотрубки и покрытие не может сформироваться.

Покрытие из углеродных нанотрубок под микроскопом. Изображение: Chanaka Kumara/ORNL, U.S. Dept. of Energy

Анализ показал, что использование такой смазочной поверхности снижает коэффициент трения до 0,001, намного ниже порогового значения сверхсмазывающей способности материалов. При этом свойства сохранялись при испытаниях более чем на 500 000 циклов трения, при непрерывном скольжении в течение трех часов, одного и двенадцати дней. В настоящее время исследователи получают патент на свою разработку.

[Flanger]

Водород влияет на изменение климата почти в 12 раз сильнее углекислого газа

Водород — не парниковый газ, но он влияет на концентрацию метана, озона и других соединений в атмосфере. Эффект от его утечек на изменение климата в 11,6 раза сильнее углекислого газа.

К таким выводам пришли ученые из CICERO — международного центра климатических исследований в Норвегии, пишет Phys.org.

Исследователи проанализировали пять разных моделей химии атмосферы, чтобы оценить влияние водорода на ее состав. Оказалось, потенциал этого самого легкого газа серьезно недооценен.

Ученые призвали компании мониторить утечки водорода и стараться их предотвращать. Правда, пока для этого у многих правительств не хватает технологий.

[Flanger]

Разработан реактор, который превращает углекислый газ и пластик в полезные вещества

Исследователи разработали систему, которая позволяет улавливать углекислый газ из воздуха и вместе с пластиком преобразовывать его в топливо и гликолевую кислоту.

Инженеры из Кембриджского университета разработали реактор на солнечной энергии, который позволяет переработать углекислый газ и пластиковые отходы. В ходе испытаний парниковый газ был преобразован в синтез-газ, ключевой элемент экологичного жидкого топлива, а пластиковые бутылки — в гликолевую кислоту, которая используется в косметической промышленности.

Исследователи объединили систему улавливания углекислого газа с «искусственными листьями», которые используют технологии, напоминающие фотосинтез для преобразования углекислого газа с помощью света. 

Чтобы получить углекислый газ из воздуха или дыма, исследователи пропускают его через систему, содержащую щелочной раствор. При этом диоксид углерода избирательно улавливается, а другие газы, присутствующие в воздухе, такие как азот и кислород, безвредно выбрасываются наружу. 

Схема улавливания и переработки углекислого газа и пластика. Изображение: Sayan Kar et al., Joule

Интегрированная система содержит фотокатод и анод. Она состоит из двух отсеков. В одном из них улавливается раствор углекислого газа, который преобразуется в синтез-газ (смесь монооксида углерода и водорода). В другом — пластмассы превращаются в полезные химические вещества. При этом для работы реактора требуется только солнечный свет.  

Пластиковый компонент — важная фишка этой системы. Улавливание и использование углекислого газа из воздуха усложняет химию. Но если мы добавим в систему пластиковые отходы, пластик отдаст электроны CO2. 

Мотиар Рахаман, соавтор исследования

Исследователи продолжают совершенствовать свою систему для создания промышленного образца. Эта технология позволит утилизировать углекислый газ, который образуется в процессе промышленного производства и при добыче полезных ископаемых, а также решить проблему большого количества отходов.

[Flanger]

Ученые придумали, как лечить тревожность, редактируя гены

Исследователи разработали неинвазивный метод доставки технологии редактирования генов CRISPR в мозг мышей.

Ученые разработали новый, метод доставки технологии редактирования генов CRISPR/Cas9 в мозг (раньше это было проблематичным). Цель — выбить ген, который вызывает беспокойство. Хотя до сих пор эту технику использовали только на мышах, результаты исследования пригодятся для создания новых методов лечения тревожных расстройств.

Тревожные расстройства, включая генерализованное тревожное расстройство, паническое расстройство и социальное тревожное расстройство, характеризуются чрезмерным страхом и беспокойством, достаточно серьезными, чтобы вызвать сильный стресс или нарушение нормального функционирования организма.

Особенность нового метода в том, что он обеспечивает неинвазивную доставку CRISPR/Cas9, преодолевая гематоэнцефалический барьер для генетической модификации.

Система CRISPR использует фермент (Cas9), который направляется гидовой РНК (гРНК) и выделяет определенный участок ДНК. Он может удалить проблемные гены, которые вызывают то или иное заболевание. Но, как и в случае с другими терапевтическими препаратами, ГЭБ мешает системе CRISPR работать в мозге.

В текущем исследовании ученые экспериментировали с интраназальной доставкой системы CRISPR/Cas9, чтобы проверить, как она пройдет ГЭБ и выбьет ген серотонинового рецептора (HTR2A), который модулирует доступность серотонина. Этот нейромедиатор выполняет множество функций, включая регулирование настроения. Слишком мало серотонина связано причастно с тревогой и депрессией. Пациентам с этими заболеваниями часто назначают селективные ингибиторы обратного захвата серотонина (СОЗС), которые повышают уровень серотонина в мозге.

Исследователи вставили вирусный вектор, инактивированный аденоассоциированный вирус (AAV), в нос мышей, чтобы доставить гРНК нейронам в мозге. Там она связывалась с целевым геном HTR2A, который затем выключил Cas9. AAV обычно используются в качестве векторов для доставки грузов CRISPR/Cas9, потому что они считаются безопасными и имеют низкую вероятность вызвать иммунный ответ. Ученые использовали подтип AAV9, высокоэффективный вектор доставки грузов к нейронам по всей центральной нервной системе.

Через пять недель после редактирования генов ученые проверили беспокойство мышей. Они обнаружили 8,47-кратное снижение экспрессии HTR2A у обработанных животных. 

Результаты сопоставимы с теми, которые показали мыши, которые получили бензодиазепин диазепам. Исследователи пришли к выводу, что их HTR2A-таргетинговая терапия сравнима наравне с препаратом.

Результаты исследования опубликованы в PNAS Nexus.

[Flanger]

Создана литиевая батарея с рекордной плотностью энергии — 711 Вт*ч/кг

Аккумуляторы с высокой плотностью энергии могли бы обеспечить прорыв в электрификации авиации и других областей. Однако у современных литий-ионных батарей этот показатель не достаточно высокий — в среднем около 300 Вт*ч/кг. Ученые из Академии наук Китая представили батарею со сверхтонким металлическим анодом и катодом из лития и оксида марганца с плотностью энергии 711 Вт*ч/кг.

Современные элементы питания уже вполне неплохо обеспечивают потребности электромобилей. Плотность энергии нового аккумулятора Tesla, к примеру, составляет от 244 до 296 Вт*ч/кг. Однако в других областях — мобильных устройств высокой мощности, электрических мотоциклов, дронов и крупных летательных аппаратов — все еще ждут появления более легких аккумуляторов с большим запасом энергии.

Группа ученых из Института физики рассказала в журнале Chinese Physics Letters о создании литиевой батареи типа «мешочек» с массовой плотностью энергии 711,3 Вт*ч/кг и объемной плотностью 1653,65 Вт*ч/л. Таких результатов удалось добиться благодаря исследованиям структурной стабильности катода, а также того, как модификация поверхности литиевого анода воздействуют на осаждение ионов лития на электроде, и как они исчезают, когда батарея заряжается и разряжается.
Пока речь идет только о лабораторном образце, до практического применения которого предстоит проделать долгий путь. Как отмечают сами разработчики, производство прототипа — «крайне инновационный технологический процесс», требующий специальной подготовки электродов и бережного впрыскивания электролита. Другими словами, себестоимость процесса пока чрезмерно высока для коммерциализации.

Кроме того, поскольку главной задачей ученых было повышение плотности энергии, им наверняка пришлось пойти на компромиссы, пишет New Atlas. В статье не упоминается, сколько энергии батарея выдает или принимает за единицу времени, каков ее срок службы, как она показывает себя в различных температурных условиях, насколько высок риск возгорания. Все эти параметры также важны для коммерческих батарей.

Крупнейший в Китае производитель аккумуляторов представил этой весной на автосалоне в Шанхае аккумулятор на основе конденсированного вещества. Полутвердотельная батарея с инновационным электролитом, а также сепаратором и анодом из новых материалов сможет обеспечить плотность энергии 500 Вт*ч/кг.

[Flanger]